Merge tag 'for-5.20/parisc-1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/deller...
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / arm / mm / dma-mapping.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
4  *
5  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
6  *
7  *  DMA uncached mapping support.
8  */
9 #include <linux/module.h>
10 #include <linux/mm.h>
11 #include <linux/genalloc.h>
12 #include <linux/gfp.h>
13 #include <linux/errno.h>
14 #include <linux/list.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/device.h>
17 #include <linux/dma-direct.h>
18 #include <linux/dma-map-ops.h>
19 #include <linux/highmem.h>
20 #include <linux/memblock.h>
21 #include <linux/slab.h>
22 #include <linux/iommu.h>
23 #include <linux/io.h>
24 #include <linux/vmalloc.h>
25 #include <linux/sizes.h>
26 #include <linux/cma.h>
27
28 #include <asm/memory.h>
29 #include <asm/highmem.h>
30 #include <asm/cacheflush.h>
31 #include <asm/tlbflush.h>
32 #include <asm/mach/arch.h>
33 #include <asm/dma-iommu.h>
34 #include <asm/mach/map.h>
35 #include <asm/system_info.h>
36 #include <asm/xen/xen-ops.h>
37
38 #include "dma.h"
39 #include "mm.h"
40
41 struct arm_dma_alloc_args {
42         struct device *dev;
43         size_t size;
44         gfp_t gfp;
45         pgprot_t prot;
46         const void *caller;
47         bool want_vaddr;
48         int coherent_flag;
49 };
50
51 struct arm_dma_free_args {
52         struct device *dev;
53         size_t size;
54         void *cpu_addr;
55         struct page *page;
56         bool want_vaddr;
57 };
58
59 #define NORMAL      0
60 #define COHERENT    1
61
62 struct arm_dma_allocator {
63         void *(*alloc)(struct arm_dma_alloc_args *args,
64                        struct page **ret_page);
65         void (*free)(struct arm_dma_free_args *args);
66 };
67
68 struct arm_dma_buffer {
69         struct list_head list;
70         void *virt;
71         struct arm_dma_allocator *allocator;
72 };
73
74 static LIST_HEAD(arm_dma_bufs);
75 static DEFINE_SPINLOCK(arm_dma_bufs_lock);
76
77 static struct arm_dma_buffer *arm_dma_buffer_find(void *virt)
78 {
79         struct arm_dma_buffer *buf, *found = NULL;
80         unsigned long flags;
81
82         spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
83         list_for_each_entry(buf, &arm_dma_bufs, list) {
84                 if (buf->virt == virt) {
85                         list_del(&buf->list);
86                         found = buf;
87                         break;
88                 }
89         }
90         spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
91         return found;
92 }
93
94 /*
95  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
96  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
97  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
98  * represent the transitions between these two ownership states.
99  *
100  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
101  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
102  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
103  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
104  *
105  */
106 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
107                 size_t, enum dma_data_direction);
108 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
109                 size_t, enum dma_data_direction);
110
111 /**
112  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
113  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
114  * @page: page that buffer resides in
115  * @offset: offset into page for start of buffer
116  * @size: size of buffer to map
117  * @dir: DMA transfer direction
118  *
119  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
120  * or written back.
121  *
122  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
123  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
124  */
125 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
126              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
127              unsigned long attrs)
128 {
129         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
130                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
131         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
132 }
133
134 static dma_addr_t arm_coherent_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
135              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
136              unsigned long attrs)
137 {
138         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
139 }
140
141 /**
142  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
143  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
144  * @handle: DMA address of buffer
145  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
146  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
147  *
148  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
149  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
150  * All other usages are undefined.
151  *
152  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
153  * whatever the device wrote there.
154  */
155 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
156                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
157 {
158         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
159                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
160                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
161 }
162
163 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
164                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
165 {
166         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
167         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
168         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
169 }
170
171 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
172                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
173 {
174         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
175         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
176         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
177 }
178
179 /*
180  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
181  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
182  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
183  * to this function.
184  */
185 static int arm_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
186 {
187         unsigned long max_dma_pfn = min(max_pfn - 1, arm_dma_pfn_limit);
188
189         /*
190          * Translate the device's DMA mask to a PFN limit.  This
191          * PFN number includes the page which we can DMA to.
192          */
193         return dma_to_pfn(dev, mask) >= max_dma_pfn;
194 }
195
196 const struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
197         .alloc                  = arm_dma_alloc,
198         .free                   = arm_dma_free,
199         .alloc_pages            = dma_direct_alloc_pages,
200         .free_pages             = dma_direct_free_pages,
201         .mmap                   = arm_dma_mmap,
202         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
203         .map_page               = arm_dma_map_page,
204         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
205         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
206         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
207         .map_resource           = dma_direct_map_resource,
208         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
209         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
210         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
211         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
212         .dma_supported          = arm_dma_supported,
213         .get_required_mask      = dma_direct_get_required_mask,
214 };
215 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
216
217 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
218         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs);
219 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
220                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs);
221 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
222                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
223                  unsigned long attrs);
224
225 const struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
226         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
227         .free                   = arm_coherent_dma_free,
228         .alloc_pages            = dma_direct_alloc_pages,
229         .free_pages             = dma_direct_free_pages,
230         .mmap                   = arm_coherent_dma_mmap,
231         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
232         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
233         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
234         .map_resource           = dma_direct_map_resource,
235         .dma_supported          = arm_dma_supported,
236         .get_required_mask      = dma_direct_get_required_mask,
237 };
238 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
239
240 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size, int coherent_flag)
241 {
242         /*
243          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
244          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
245          */
246         if (PageHighMem(page)) {
247                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
248                 phys_addr_t end = base + size;
249                 while (size > 0) {
250                         void *ptr = kmap_atomic(page);
251                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
252                         if (coherent_flag != COHERENT)
253                                 dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
254                         kunmap_atomic(ptr);
255                         page++;
256                         size -= PAGE_SIZE;
257                 }
258                 if (coherent_flag != COHERENT)
259                         outer_flush_range(base, end);
260         } else {
261                 void *ptr = page_address(page);
262                 memset(ptr, 0, size);
263                 if (coherent_flag != COHERENT) {
264                         dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
265                         outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
266                 }
267         }
268 }
269
270 /*
271  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
272  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
273  */
274 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
275                                        gfp_t gfp, int coherent_flag)
276 {
277         unsigned long order = get_order(size);
278         struct page *page, *p, *e;
279
280         page = alloc_pages(gfp, order);
281         if (!page)
282                 return NULL;
283
284         /*
285          * Now split the huge page and free the excess pages
286          */
287         split_page(page, order);
288         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
289                 __free_page(p);
290
291         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
292
293         return page;
294 }
295
296 /*
297  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
298  */
299 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
300 {
301         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
302
303         while (page < e) {
304                 __free_page(page);
305                 page++;
306         }
307 }
308
309 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
310                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
311                                      const void *caller, bool want_vaddr,
312                                      int coherent_flag, gfp_t gfp);
313
314 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
315                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
316                                  const void *caller, bool want_vaddr);
317
318 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
319 static struct gen_pool *atomic_pool __ro_after_init;
320
321 static size_t atomic_pool_size __initdata = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE;
322
323 static int __init early_coherent_pool(char *p)
324 {
325         atomic_pool_size = memparse(p, &p);
326         return 0;
327 }
328 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
329
330 /*
331  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
332  */
333 static int __init atomic_pool_init(void)
334 {
335         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(PAGE_KERNEL);
336         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
337         struct page *page;
338         void *ptr;
339
340         atomic_pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, -1);
341         if (!atomic_pool)
342                 goto out;
343         /*
344          * The atomic pool is only used for non-coherent allocations
345          * so we must pass NORMAL for coherent_flag.
346          */
347         if (dev_get_cma_area(NULL))
348                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, atomic_pool_size, prot,
349                                       &page, atomic_pool_init, true, NORMAL,
350                                       GFP_KERNEL);
351         else
352                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, atomic_pool_size, gfp, prot,
353                                            &page, atomic_pool_init, true);
354         if (ptr) {
355                 int ret;
356
357                 ret = gen_pool_add_virt(atomic_pool, (unsigned long)ptr,
358                                         page_to_phys(page),
359                                         atomic_pool_size, -1);
360                 if (ret)
361                         goto destroy_genpool;
362
363                 gen_pool_set_algo(atomic_pool,
364                                 gen_pool_first_fit_order_align,
365                                 NULL);
366                 pr_info("DMA: preallocated %zu KiB pool for atomic coherent allocations\n",
367                        atomic_pool_size / 1024);
368                 return 0;
369         }
370
371 destroy_genpool:
372         gen_pool_destroy(atomic_pool);
373         atomic_pool = NULL;
374 out:
375         pr_err("DMA: failed to allocate %zu KiB pool for atomic coherent allocation\n",
376                atomic_pool_size / 1024);
377         return -ENOMEM;
378 }
379 /*
380  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
381  */
382 postcore_initcall(atomic_pool_init);
383
384 #ifdef CONFIG_CMA_AREAS
385 struct dma_contig_early_reserve {
386         phys_addr_t base;
387         unsigned long size;
388 };
389
390 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
391
392 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
393
394 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
395 {
396         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
397         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
398         dma_mmu_remap_num++;
399 }
400
401 void __init dma_contiguous_remap(void)
402 {
403         int i;
404         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
405                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
406                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
407                 struct map_desc map;
408                 unsigned long addr;
409
410                 if (end > arm_lowmem_limit)
411                         end = arm_lowmem_limit;
412                 if (start >= end)
413                         continue;
414
415                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
416                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
417                 map.length = end - start;
418                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
419
420                 /*
421                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
422                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
423                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
424                  *
425                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
426                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
427                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
428                  */
429                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
430                      addr += PMD_SIZE)
431                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
432
433                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
434                                        __phys_to_virt(end));
435
436                 iotable_init(&map, 1);
437         }
438 }
439 #endif
440
441 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, unsigned long addr, void *data)
442 {
443         struct page *page = virt_to_page(addr);
444         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
445
446         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
447         return 0;
448 }
449
450 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
451 {
452         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
453         unsigned end = start + size;
454
455         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
456         flush_tlb_kernel_range(start, end);
457 }
458
459 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
460                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
461                                  const void *caller, bool want_vaddr)
462 {
463         struct page *page;
464         void *ptr = NULL;
465         /*
466          * __alloc_remap_buffer is only called when the device is
467          * non-coherent
468          */
469         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, NORMAL);
470         if (!page)
471                 return NULL;
472         if (!want_vaddr)
473                 goto out;
474
475         ptr = dma_common_contiguous_remap(page, size, prot, caller);
476         if (!ptr) {
477                 __dma_free_buffer(page, size);
478                 return NULL;
479         }
480
481  out:
482         *ret_page = page;
483         return ptr;
484 }
485
486 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
487 {
488         unsigned long val;
489         void *ptr = NULL;
490
491         if (!atomic_pool) {
492                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
493                 return NULL;
494         }
495
496         val = gen_pool_alloc(atomic_pool, size);
497         if (val) {
498                 phys_addr_t phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, val);
499
500                 *ret_page = phys_to_page(phys);
501                 ptr = (void *)val;
502         }
503
504         return ptr;
505 }
506
507 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
508 {
509         return gen_pool_has_addr(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
510 }
511
512 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
513 {
514         if (!__in_atomic_pool(start, size))
515                 return 0;
516
517         gen_pool_free(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
518
519         return 1;
520 }
521
522 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
523                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
524                                      const void *caller, bool want_vaddr,
525                                      int coherent_flag, gfp_t gfp)
526 {
527         unsigned long order = get_order(size);
528         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
529         struct page *page;
530         void *ptr = NULL;
531
532         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order, gfp & __GFP_NOWARN);
533         if (!page)
534                 return NULL;
535
536         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
537
538         if (!want_vaddr)
539                 goto out;
540
541         if (PageHighMem(page)) {
542                 ptr = dma_common_contiguous_remap(page, size, prot, caller);
543                 if (!ptr) {
544                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
545                         return NULL;
546                 }
547         } else {
548                 __dma_remap(page, size, prot);
549                 ptr = page_address(page);
550         }
551
552  out:
553         *ret_page = page;
554         return ptr;
555 }
556
557 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
558                                    void *cpu_addr, size_t size, bool want_vaddr)
559 {
560         if (want_vaddr) {
561                 if (PageHighMem(page))
562                         dma_common_free_remap(cpu_addr, size);
563                 else
564                         __dma_remap(page, size, PAGE_KERNEL);
565         }
566         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
567 }
568
569 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(unsigned long attrs, pgprot_t prot)
570 {
571         prot = (attrs & DMA_ATTR_WRITE_COMBINE) ?
572                         pgprot_writecombine(prot) :
573                         pgprot_dmacoherent(prot);
574         return prot;
575 }
576
577 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
578                                    struct page **ret_page)
579 {
580         struct page *page;
581         /* __alloc_simple_buffer is only called when the device is coherent */
582         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, COHERENT);
583         if (!page)
584                 return NULL;
585
586         *ret_page = page;
587         return page_address(page);
588 }
589
590 static void *simple_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
591                                     struct page **ret_page)
592 {
593         return __alloc_simple_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
594                                      ret_page);
595 }
596
597 static void simple_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
598 {
599         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
600 }
601
602 static struct arm_dma_allocator simple_allocator = {
603         .alloc = simple_allocator_alloc,
604         .free = simple_allocator_free,
605 };
606
607 static void *cma_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
608                                  struct page **ret_page)
609 {
610         return __alloc_from_contiguous(args->dev, args->size, args->prot,
611                                        ret_page, args->caller,
612                                        args->want_vaddr, args->coherent_flag,
613                                        args->gfp);
614 }
615
616 static void cma_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
617 {
618         __free_from_contiguous(args->dev, args->page, args->cpu_addr,
619                                args->size, args->want_vaddr);
620 }
621
622 static struct arm_dma_allocator cma_allocator = {
623         .alloc = cma_allocator_alloc,
624         .free = cma_allocator_free,
625 };
626
627 static void *pool_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
628                                   struct page **ret_page)
629 {
630         return __alloc_from_pool(args->size, ret_page);
631 }
632
633 static void pool_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
634 {
635         __free_from_pool(args->cpu_addr, args->size);
636 }
637
638 static struct arm_dma_allocator pool_allocator = {
639         .alloc = pool_allocator_alloc,
640         .free = pool_allocator_free,
641 };
642
643 static void *remap_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
644                                    struct page **ret_page)
645 {
646         return __alloc_remap_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
647                                     args->prot, ret_page, args->caller,
648                                     args->want_vaddr);
649 }
650
651 static void remap_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
652 {
653         if (args->want_vaddr)
654                 dma_common_free_remap(args->cpu_addr, args->size);
655
656         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
657 }
658
659 static struct arm_dma_allocator remap_allocator = {
660         .alloc = remap_allocator_alloc,
661         .free = remap_allocator_free,
662 };
663
664 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
665                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent,
666                          unsigned long attrs, const void *caller)
667 {
668         u64 mask = min_not_zero(dev->coherent_dma_mask, dev->bus_dma_limit);
669         struct page *page = NULL;
670         void *addr;
671         bool allowblock, cma;
672         struct arm_dma_buffer *buf;
673         struct arm_dma_alloc_args args = {
674                 .dev = dev,
675                 .size = PAGE_ALIGN(size),
676                 .gfp = gfp,
677                 .prot = prot,
678                 .caller = caller,
679                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
680                 .coherent_flag = is_coherent ? COHERENT : NORMAL,
681         };
682
683 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
684         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
685         if (limit && size >= limit) {
686                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
687                         size, mask);
688                 return NULL;
689         }
690 #endif
691
692         buf = kzalloc(sizeof(*buf),
693                       gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_DMA32 | __GFP_HIGHMEM));
694         if (!buf)
695                 return NULL;
696
697         if (mask < 0xffffffffULL)
698                 gfp |= GFP_DMA;
699
700         /*
701          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
702          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
703          * handle them.  The real problem is that this flag probably
704          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
705          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
706          */
707         gfp &= ~(__GFP_COMP);
708         args.gfp = gfp;
709
710         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
711         allowblock = gfpflags_allow_blocking(gfp);
712         cma = allowblock ? dev_get_cma_area(dev) : NULL;
713
714         if (cma)
715                 buf->allocator = &cma_allocator;
716         else if (is_coherent)
717                 buf->allocator = &simple_allocator;
718         else if (allowblock)
719                 buf->allocator = &remap_allocator;
720         else
721                 buf->allocator = &pool_allocator;
722
723         addr = buf->allocator->alloc(&args, &page);
724
725         if (page) {
726                 unsigned long flags;
727
728                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
729                 buf->virt = args.want_vaddr ? addr : page;
730
731                 spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
732                 list_add(&buf->list, &arm_dma_bufs);
733                 spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
734         } else {
735                 kfree(buf);
736         }
737
738         return args.want_vaddr ? addr : page;
739 }
740
741 /*
742  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
743  * virtual and bus address for that space.
744  */
745 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
746                     gfp_t gfp, unsigned long attrs)
747 {
748         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
749
750         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
751                            attrs, __builtin_return_address(0));
752 }
753
754 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
755         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
756 {
757         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, PAGE_KERNEL, true,
758                            attrs, __builtin_return_address(0));
759 }
760
761 static int __arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
762                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
763                  unsigned long attrs)
764 {
765         int ret = -ENXIO;
766         unsigned long nr_vma_pages = vma_pages(vma);
767         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
768         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
769         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
770
771         if (dma_mmap_from_dev_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
772                 return ret;
773
774         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
775                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
776                                       pfn + off,
777                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
778                                       vma->vm_page_prot);
779         }
780
781         return ret;
782 }
783
784 /*
785  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
786  */
787 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
788                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
789                  unsigned long attrs)
790 {
791         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
792 }
793
794 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
795                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
796                  unsigned long attrs)
797 {
798         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
799         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
800 }
801
802 /*
803  * Free a buffer as defined by the above mapping.
804  */
805 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
806                            dma_addr_t handle, unsigned long attrs,
807                            bool is_coherent)
808 {
809         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
810         struct arm_dma_buffer *buf;
811         struct arm_dma_free_args args = {
812                 .dev = dev,
813                 .size = PAGE_ALIGN(size),
814                 .cpu_addr = cpu_addr,
815                 .page = page,
816                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
817         };
818
819         buf = arm_dma_buffer_find(cpu_addr);
820         if (WARN(!buf, "Freeing invalid buffer %p\n", cpu_addr))
821                 return;
822
823         buf->allocator->free(&args);
824         kfree(buf);
825 }
826
827 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
828                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
829 {
830         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
831 }
832
833 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
834                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
835 {
836         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
837 }
838
839 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
840                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
841                  unsigned long attrs)
842 {
843         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, handle);
844         struct page *page;
845         int ret;
846
847         /* If the PFN is not valid, we do not have a struct page */
848         if (!pfn_valid(pfn))
849                 return -ENXIO;
850
851         page = pfn_to_page(pfn);
852
853         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
854         if (unlikely(ret))
855                 return ret;
856
857         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
858         return 0;
859 }
860
861 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
862         size_t size, enum dma_data_direction dir,
863         void (*op)(const void *, size_t, int))
864 {
865         unsigned long pfn;
866         size_t left = size;
867
868         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
869         offset %= PAGE_SIZE;
870
871         /*
872          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
873          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
874          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
875          * optimized out.
876          */
877         do {
878                 size_t len = left;
879                 void *vaddr;
880
881                 page = pfn_to_page(pfn);
882
883                 if (PageHighMem(page)) {
884                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
885                                 len = PAGE_SIZE - offset;
886
887                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
888                                 vaddr = kmap_atomic(page);
889                                 op(vaddr + offset, len, dir);
890                                 kunmap_atomic(vaddr);
891                         } else {
892                                 vaddr = kmap_high_get(page);
893                                 if (vaddr) {
894                                         op(vaddr + offset, len, dir);
895                                         kunmap_high(page);
896                                 }
897                         }
898                 } else {
899                         vaddr = page_address(page) + offset;
900                         op(vaddr, len, dir);
901                 }
902                 offset = 0;
903                 pfn++;
904                 left -= len;
905         } while (left);
906 }
907
908 /*
909  * Make an area consistent for devices.
910  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
911  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
912  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
913  */
914 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
915         size_t size, enum dma_data_direction dir)
916 {
917         phys_addr_t paddr;
918
919         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
920
921         paddr = page_to_phys(page) + off;
922         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
923                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
924         } else {
925                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
926         }
927         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
928 }
929
930 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
931         size_t size, enum dma_data_direction dir)
932 {
933         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + off;
934
935         /* FIXME: non-speculating: not required */
936         /* in any case, don't bother invalidating if DMA to device */
937         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
938                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
939
940                 dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
941         }
942
943         /*
944          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
945          */
946         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
947                 unsigned long pfn;
948                 size_t left = size;
949
950                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
951                 off %= PAGE_SIZE;
952                 if (off) {
953                         pfn++;
954                         left -= PAGE_SIZE - off;
955                 }
956                 while (left >= PAGE_SIZE) {
957                         page = pfn_to_page(pfn++);
958                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
959                         left -= PAGE_SIZE;
960                 }
961         }
962 }
963
964 /**
965  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
966  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
967  * @sg: list of buffers
968  * @nents: number of buffers to map
969  * @dir: DMA transfer direction
970  *
971  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
972  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
973  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
974  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
975  * sg_dma_{address,length}.
976  *
977  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
978  * here.
979  */
980 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
981                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
982 {
983         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
984         struct scatterlist *s;
985         int i, j, ret;
986
987         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
988 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
989                 s->dma_length = s->length;
990 #endif
991                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
992                                                 s->length, dir, attrs);
993                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address)) {
994                         ret = -EIO;
995                         goto bad_mapping;
996                 }
997         }
998         return nents;
999
1000  bad_mapping:
1001         for_each_sg(sg, s, i, j)
1002                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1003         return ret;
1004 }
1005
1006 /**
1007  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1008  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1009  * @sg: list of buffers
1010  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1011  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1012  *
1013  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1014  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1015  */
1016 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1017                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1018 {
1019         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1020         struct scatterlist *s;
1021
1022         int i;
1023
1024         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1025                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1026 }
1027
1028 /**
1029  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
1030  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1031  * @sg: list of buffers
1032  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1033  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1034  */
1035 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1036                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1037 {
1038         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1039         struct scatterlist *s;
1040         int i;
1041
1042         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1043                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1044                                          dir);
1045 }
1046
1047 /**
1048  * arm_dma_sync_sg_for_device
1049  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1050  * @sg: list of buffers
1051  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1052  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1053  */
1054 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1055                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1056 {
1057         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1058         struct scatterlist *s;
1059         int i;
1060
1061         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1062                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1063                                             dir);
1064 }
1065
1066 static const struct dma_map_ops *arm_get_dma_map_ops(bool coherent)
1067 {
1068         /*
1069          * When CONFIG_ARM_LPAE is set, physical address can extend above
1070          * 32-bits, which then can't be addressed by devices that only support
1071          * 32-bit DMA.
1072          * Use the generic dma-direct / swiotlb ops code in that case, as that
1073          * handles bounce buffering for us.
1074          */
1075         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM_LPAE))
1076                 return NULL;
1077         return coherent ? &arm_coherent_dma_ops : &arm_dma_ops;
1078 }
1079
1080 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1081
1082 static int __dma_info_to_prot(enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1083 {
1084         int prot = 0;
1085
1086         if (attrs & DMA_ATTR_PRIVILEGED)
1087                 prot |= IOMMU_PRIV;
1088
1089         switch (dir) {
1090         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1091                 return prot | IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1092         case DMA_TO_DEVICE:
1093                 return prot | IOMMU_READ;
1094         case DMA_FROM_DEVICE:
1095                 return prot | IOMMU_WRITE;
1096         default:
1097                 return prot;
1098         }
1099 }
1100
1101 /* IOMMU */
1102
1103 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping);
1104
1105 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1106                                       size_t size)
1107 {
1108         unsigned int order = get_order(size);
1109         unsigned int align = 0;
1110         unsigned int count, start;
1111         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1112         unsigned long flags;
1113         dma_addr_t iova;
1114         int i;
1115
1116         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1117                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1118
1119         count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1120         align = (1 << order) - 1;
1121
1122         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1123         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++) {
1124                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1125                                 mapping->bits, 0, count, align);
1126
1127                 if (start > mapping->bits)
1128                         continue;
1129
1130                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1131                 break;
1132         }
1133
1134         /*
1135          * No unused range found. Try to extend the existing mapping
1136          * and perform a second attempt to reserve an IO virtual
1137          * address range of size bytes.
1138          */
1139         if (i == mapping->nr_bitmaps) {
1140                 if (extend_iommu_mapping(mapping)) {
1141                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1142                         return DMA_MAPPING_ERROR;
1143                 }
1144
1145                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1146                                 mapping->bits, 0, count, align);
1147
1148                 if (start > mapping->bits) {
1149                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1150                         return DMA_MAPPING_ERROR;
1151                 }
1152
1153                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1154         }
1155         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1156
1157         iova = mapping->base + (mapping_size * i);
1158         iova += start << PAGE_SHIFT;
1159
1160         return iova;
1161 }
1162
1163 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1164                                dma_addr_t addr, size_t size)
1165 {
1166         unsigned int start, count;
1167         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1168         unsigned long flags;
1169         dma_addr_t bitmap_base;
1170         u32 bitmap_index;
1171
1172         if (!size)
1173                 return;
1174
1175         bitmap_index = (u32) (addr - mapping->base) / (u32) mapping_size;
1176         BUG_ON(addr < mapping->base || bitmap_index > mapping->extensions);
1177
1178         bitmap_base = mapping->base + mapping_size * bitmap_index;
1179
1180         start = (addr - bitmap_base) >> PAGE_SHIFT;
1181
1182         if (addr + size > bitmap_base + mapping_size) {
1183                 /*
1184                  * The address range to be freed reaches into the iova
1185                  * range of the next bitmap. This should not happen as
1186                  * we don't allow this in __alloc_iova (at the
1187                  * moment).
1188                  */
1189                 BUG();
1190         } else
1191                 count = size >> PAGE_SHIFT;
1192
1193         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1194         bitmap_clear(mapping->bitmaps[bitmap_index], start, count);
1195         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1196 }
1197
1198 /* We'll try 2M, 1M, 64K, and finally 4K; array must end with 0! */
1199 static const int iommu_order_array[] = { 9, 8, 4, 0 };
1200
1201 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1202                                           gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1203                                           int coherent_flag)
1204 {
1205         struct page **pages;
1206         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1207         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1208         int i = 0;
1209         int order_idx = 0;
1210
1211         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1212                 pages = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
1213         else
1214                 pages = vzalloc(array_size);
1215         if (!pages)
1216                 return NULL;
1217
1218         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS)
1219         {
1220                 unsigned long order = get_order(size);
1221                 struct page *page;
1222
1223                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order,
1224                                                  gfp & __GFP_NOWARN);
1225                 if (!page)
1226                         goto error;
1227
1228                 __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
1229
1230                 for (i = 0; i < count; i++)
1231                         pages[i] = page + i;
1232
1233                 return pages;
1234         }
1235
1236         /* Go straight to 4K chunks if caller says it's OK. */
1237         if (attrs & DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES)
1238                 order_idx = ARRAY_SIZE(iommu_order_array) - 1;
1239
1240         /*
1241          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1242          */
1243         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1244
1245         while (count) {
1246                 int j, order;
1247
1248                 order = iommu_order_array[order_idx];
1249
1250                 /* Drop down when we get small */
1251                 if (__fls(count) < order) {
1252                         order_idx++;
1253                         continue;
1254                 }
1255
1256                 if (order) {
1257                         /* See if it's easy to allocate a high-order chunk */
1258                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NORETRY, order);
1259
1260                         /* Go down a notch at first sign of pressure */
1261                         if (!pages[i]) {
1262                                 order_idx++;
1263                                 continue;
1264                         }
1265                 } else {
1266                         pages[i] = alloc_pages(gfp, 0);
1267                         if (!pages[i])
1268                                 goto error;
1269                 }
1270
1271                 if (order) {
1272                         split_page(pages[i], order);
1273                         j = 1 << order;
1274                         while (--j)
1275                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1276                 }
1277
1278                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order, coherent_flag);
1279                 i += 1 << order;
1280                 count -= 1 << order;
1281         }
1282
1283         return pages;
1284 error:
1285         while (i--)
1286                 if (pages[i])
1287                         __free_pages(pages[i], 0);
1288         kvfree(pages);
1289         return NULL;
1290 }
1291
1292 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1293                                size_t size, unsigned long attrs)
1294 {
1295         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1296         int i;
1297
1298         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS) {
1299                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1300         } else {
1301                 for (i = 0; i < count; i++)
1302                         if (pages[i])
1303                                 __free_pages(pages[i], 0);
1304         }
1305
1306         kvfree(pages);
1307         return 0;
1308 }
1309
1310 /*
1311  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1312  */
1313 static dma_addr_t
1314 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size,
1315                        unsigned long attrs)
1316 {
1317         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1318         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1319         dma_addr_t dma_addr, iova;
1320         int i;
1321
1322         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1323         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1324                 return dma_addr;
1325
1326         iova = dma_addr;
1327         for (i = 0; i < count; ) {
1328                 int ret;
1329
1330                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1331                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1332                 unsigned int len, j;
1333
1334                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1335                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1336                                 break;
1337
1338                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1339                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1340                                 __dma_info_to_prot(DMA_BIDIRECTIONAL, attrs));
1341                 if (ret < 0)
1342                         goto fail;
1343                 iova += len;
1344                 i = j;
1345         }
1346         return dma_addr;
1347 fail:
1348         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1349         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1350         return DMA_MAPPING_ERROR;
1351 }
1352
1353 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1354 {
1355         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1356
1357         /*
1358          * add optional in-page offset from iova to size and align
1359          * result to page size
1360          */
1361         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1362         iova &= PAGE_MASK;
1363
1364         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1365         __free_iova(mapping, iova, size);
1366         return 0;
1367 }
1368
1369 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1370 {
1371         struct page *page;
1372         phys_addr_t phys;
1373
1374         phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, (unsigned long)addr);
1375         page = phys_to_page(phys);
1376
1377         return (struct page **)page;
1378 }
1379
1380 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, unsigned long attrs)
1381 {
1382         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1383                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1384
1385         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1386                 return cpu_addr;
1387
1388         return dma_common_find_pages(cpu_addr);
1389 }
1390
1391 static void *__iommu_alloc_simple(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
1392                                   dma_addr_t *handle, int coherent_flag,
1393                                   unsigned long attrs)
1394 {
1395         struct page *page;
1396         void *addr;
1397
1398         if (coherent_flag  == COHERENT)
1399                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
1400         else
1401                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1402         if (!addr)
1403                 return NULL;
1404
1405         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size, attrs);
1406         if (*handle == DMA_MAPPING_ERROR)
1407                 goto err_mapping;
1408
1409         return addr;
1410
1411 err_mapping:
1412         __free_from_pool(addr, size);
1413         return NULL;
1414 }
1415
1416 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1417                         dma_addr_t handle, size_t size, int coherent_flag)
1418 {
1419         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1420         if (coherent_flag == COHERENT)
1421                 __dma_free_buffer(virt_to_page(cpu_addr), size);
1422         else
1423                 __free_from_pool(cpu_addr, size);
1424 }
1425
1426 static void *__arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1427             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1428             int coherent_flag)
1429 {
1430         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
1431         struct page **pages;
1432         void *addr = NULL;
1433
1434         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
1435         size = PAGE_ALIGN(size);
1436
1437         if (coherent_flag  == COHERENT || !gfpflags_allow_blocking(gfp))
1438                 return __iommu_alloc_simple(dev, size, gfp, handle,
1439                                             coherent_flag, attrs);
1440
1441         /*
1442          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1443          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1444          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1445          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1446          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1447          */
1448         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1449
1450         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs, coherent_flag);
1451         if (!pages)
1452                 return NULL;
1453
1454         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size, attrs);
1455         if (*handle == DMA_MAPPING_ERROR)
1456                 goto err_buffer;
1457
1458         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1459                 return pages;
1460
1461         addr = dma_common_pages_remap(pages, size, prot,
1462                                    __builtin_return_address(0));
1463         if (!addr)
1464                 goto err_mapping;
1465
1466         return addr;
1467
1468 err_mapping:
1469         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1470 err_buffer:
1471         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1472         return NULL;
1473 }
1474
1475 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1476             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1477 {
1478         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, NORMAL);
1479 }
1480
1481 static void *arm_coherent_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1482                     dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1483 {
1484         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, COHERENT);
1485 }
1486
1487 static int __arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1488                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1489                     unsigned long attrs)
1490 {
1491         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1492         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1493         int err;
1494
1495         if (!pages)
1496                 return -ENXIO;
1497
1498         if (vma->vm_pgoff >= nr_pages)
1499                 return -ENXIO;
1500
1501         err = vm_map_pages(vma, pages, nr_pages);
1502         if (err)
1503                 pr_err("Remapping memory failed: %d\n", err);
1504
1505         return err;
1506 }
1507 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1508                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1509                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1510 {
1511         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1512
1513         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1514 }
1515
1516 static int arm_coherent_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1517                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1518                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1519 {
1520         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1521 }
1522
1523 /*
1524  * free a page as defined by the above mapping.
1525  * Must not be called with IRQs disabled.
1526  */
1527 static void __arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1528         dma_addr_t handle, unsigned long attrs, int coherent_flag)
1529 {
1530         struct page **pages;
1531         size = PAGE_ALIGN(size);
1532
1533         if (coherent_flag == COHERENT || __in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1534                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size, coherent_flag);
1535                 return;
1536         }
1537
1538         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1539         if (!pages) {
1540                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1541                 return;
1542         }
1543
1544         if ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0)
1545                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size);
1546
1547         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1548         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1549 }
1550
1551 static void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1552                                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle,
1553                                  unsigned long attrs)
1554 {
1555         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, NORMAL);
1556 }
1557
1558 static void arm_coherent_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1559                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1560 {
1561         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, COHERENT);
1562 }
1563
1564 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1565                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1566                                  size_t size, unsigned long attrs)
1567 {
1568         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1569         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1570
1571         if (!pages)
1572                 return -ENXIO;
1573
1574         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1575                                          GFP_KERNEL);
1576 }
1577
1578 /*
1579  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1580  */
1581 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1582                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1583                           enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1584                           bool is_coherent)
1585 {
1586         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1587         dma_addr_t iova, iova_base;
1588         int ret = 0;
1589         unsigned int count;
1590         struct scatterlist *s;
1591         int prot;
1592
1593         size = PAGE_ALIGN(size);
1594         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
1595
1596         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1597         if (iova == DMA_MAPPING_ERROR)
1598                 return -ENOMEM;
1599
1600         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1601                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1602                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1603
1604                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1605                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1606
1607                 prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1608
1609                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1610                 if (ret < 0)
1611                         goto fail;
1612                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1613                 iova += len;
1614         }
1615         *handle = iova_base;
1616
1617         return 0;
1618 fail:
1619         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1620         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1621         return ret;
1622 }
1623
1624 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1625                      enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1626                      bool is_coherent)
1627 {
1628         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1629         int i, count = 0, ret;
1630         unsigned int offset = s->offset;
1631         unsigned int size = s->offset + s->length;
1632         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1633
1634         for (i = 1; i < nents; i++) {
1635                 s = sg_next(s);
1636
1637                 s->dma_length = 0;
1638
1639                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1640                         ret = __map_sg_chunk(dev, start, size,
1641                                              &dma->dma_address, dir, attrs,
1642                                              is_coherent);
1643                         if (ret < 0)
1644                                 goto bad_mapping;
1645
1646                         dma->dma_address += offset;
1647                         dma->dma_length = size - offset;
1648
1649                         size = offset = s->offset;
1650                         start = s;
1651                         dma = sg_next(dma);
1652                         count += 1;
1653                 }
1654                 size += s->length;
1655         }
1656         ret = __map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1657                              is_coherent);
1658         if (ret < 0)
1659                 goto bad_mapping;
1660
1661         dma->dma_address += offset;
1662         dma->dma_length = size - offset;
1663
1664         return count+1;
1665
1666 bad_mapping:
1667         for_each_sg(sg, s, count, i)
1668                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1669         if (ret == -ENOMEM)
1670                 return ret;
1671         return -EINVAL;
1672 }
1673
1674 /**
1675  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1676  * @dev: valid struct device pointer
1677  * @sg: list of buffers
1678  * @nents: number of buffers to map
1679  * @dir: DMA transfer direction
1680  *
1681  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1682  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1683  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1684  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1685  */
1686 static int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1687                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1688 {
1689         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1690 }
1691
1692 /**
1693  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1694  * @dev: valid struct device pointer
1695  * @sg: list of buffers
1696  * @nents: number of buffers to map
1697  * @dir: DMA transfer direction
1698  *
1699  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1700  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1701  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1702  * sg_dma_{address,length}.
1703  */
1704 static int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1705                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1706 {
1707         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1708 }
1709
1710 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1711                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1712                 unsigned long attrs, bool is_coherent)
1713 {
1714         struct scatterlist *s;
1715         int i;
1716
1717         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1718                 if (sg_dma_len(s))
1719                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1720                                                sg_dma_len(s));
1721                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1722                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1723                                               s->length, dir);
1724         }
1725 }
1726
1727 /**
1728  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1729  * @dev: valid struct device pointer
1730  * @sg: list of buffers
1731  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1732  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1733  *
1734  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1735  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1736  */
1737 static void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev,
1738                 struct scatterlist *sg, int nents, enum dma_data_direction dir,
1739                 unsigned long attrs)
1740 {
1741         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1742 }
1743
1744 /**
1745  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1746  * @dev: valid struct device pointer
1747  * @sg: list of buffers
1748  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1749  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1750  *
1751  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1752  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1753  */
1754 static void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev,
1755                                struct scatterlist *sg, int nents,
1756                                enum dma_data_direction dir,
1757                                unsigned long attrs)
1758 {
1759         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1760 }
1761
1762 /**
1763  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1764  * @dev: valid struct device pointer
1765  * @sg: list of buffers
1766  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1767  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1768  */
1769 static void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev,
1770                         struct scatterlist *sg,
1771                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1772 {
1773         struct scatterlist *s;
1774         int i;
1775
1776         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1777                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1778
1779 }
1780
1781 /**
1782  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1783  * @dev: valid struct device pointer
1784  * @sg: list of buffers
1785  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1786  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1787  */
1788 static void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev,
1789                         struct scatterlist *sg,
1790                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1791 {
1792         struct scatterlist *s;
1793         int i;
1794
1795         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1796                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1797 }
1798
1799
1800 /**
1801  * arm_coherent_iommu_map_page
1802  * @dev: valid struct device pointer
1803  * @page: page that buffer resides in
1804  * @offset: offset into page for start of buffer
1805  * @size: size of buffer to map
1806  * @dir: DMA transfer direction
1807  *
1808  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1809  */
1810 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1811              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1812              unsigned long attrs)
1813 {
1814         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1815         dma_addr_t dma_addr;
1816         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1817
1818         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1819         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1820                 return dma_addr;
1821
1822         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1823
1824         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1825         if (ret < 0)
1826                 goto fail;
1827
1828         return dma_addr + offset;
1829 fail:
1830         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1831         return DMA_MAPPING_ERROR;
1832 }
1833
1834 /**
1835  * arm_iommu_map_page
1836  * @dev: valid struct device pointer
1837  * @page: page that buffer resides in
1838  * @offset: offset into page for start of buffer
1839  * @size: size of buffer to map
1840  * @dir: DMA transfer direction
1841  *
1842  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1843  */
1844 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1845              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1846              unsigned long attrs)
1847 {
1848         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1849                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1850
1851         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1852 }
1853
1854 /**
1855  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1856  * @dev: valid struct device pointer
1857  * @handle: DMA address of buffer
1858  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1859  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1860  *
1861  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1862  */
1863 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1864                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1865 {
1866         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1867         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1868         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1869         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1870
1871         if (!iova)
1872                 return;
1873
1874         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1875         __free_iova(mapping, iova, len);
1876 }
1877
1878 /**
1879  * arm_iommu_unmap_page
1880  * @dev: valid struct device pointer
1881  * @handle: DMA address of buffer
1882  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1883  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1884  *
1885  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1886  */
1887 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1888                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1889 {
1890         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1891         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1892         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1893         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1894         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1895
1896         if (!iova)
1897                 return;
1898
1899         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1900                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1901
1902         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1903         __free_iova(mapping, iova, len);
1904 }
1905
1906 /**
1907  * arm_iommu_map_resource - map a device resource for DMA
1908  * @dev: valid struct device pointer
1909  * @phys_addr: physical address of resource
1910  * @size: size of resource to map
1911  * @dir: DMA transfer direction
1912  */
1913 static dma_addr_t arm_iommu_map_resource(struct device *dev,
1914                 phys_addr_t phys_addr, size_t size,
1915                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1916 {
1917         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1918         dma_addr_t dma_addr;
1919         int ret, prot;
1920         phys_addr_t addr = phys_addr & PAGE_MASK;
1921         unsigned int offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
1922         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1923
1924         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1925         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1926                 return dma_addr;
1927
1928         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs) | IOMMU_MMIO;
1929
1930         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, addr, len, prot);
1931         if (ret < 0)
1932                 goto fail;
1933
1934         return dma_addr + offset;
1935 fail:
1936         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1937         return DMA_MAPPING_ERROR;
1938 }
1939
1940 /**
1941  * arm_iommu_unmap_resource - unmap a device DMA resource
1942  * @dev: valid struct device pointer
1943  * @dma_handle: DMA address to resource
1944  * @size: size of resource to map
1945  * @dir: DMA transfer direction
1946  */
1947 static void arm_iommu_unmap_resource(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
1948                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1949                 unsigned long attrs)
1950 {
1951         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1952         dma_addr_t iova = dma_handle & PAGE_MASK;
1953         unsigned int offset = dma_handle & ~PAGE_MASK;
1954         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1955
1956         if (!iova)
1957                 return;
1958
1959         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1960         __free_iova(mapping, iova, len);
1961 }
1962
1963 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1964                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1965 {
1966         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1967         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1968         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1969         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1970
1971         if (!iova)
1972                 return;
1973
1974         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1975 }
1976
1977 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1978                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1979 {
1980         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1981         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1982         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1983         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1984
1985         if (!iova)
1986                 return;
1987
1988         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1989 }
1990
1991 static const struct dma_map_ops iommu_ops = {
1992         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1993         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1994         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1995         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1996
1997         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1998         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1999         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
2000         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
2001
2002         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
2003         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
2004         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
2005         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
2006
2007         .map_resource           = arm_iommu_map_resource,
2008         .unmap_resource         = arm_iommu_unmap_resource,
2009
2010         .dma_supported          = arm_dma_supported,
2011 };
2012
2013 static const struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
2014         .alloc          = arm_coherent_iommu_alloc_attrs,
2015         .free           = arm_coherent_iommu_free_attrs,
2016         .mmap           = arm_coherent_iommu_mmap_attrs,
2017         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2018
2019         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
2020         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
2021
2022         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
2023         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
2024
2025         .map_resource   = arm_iommu_map_resource,
2026         .unmap_resource = arm_iommu_unmap_resource,
2027
2028         .dma_supported          = arm_dma_supported,
2029 };
2030
2031 /**
2032  * arm_iommu_create_mapping
2033  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
2034  * @base: start address of the valid IO address space
2035  * @size: maximum size of the valid IO address space
2036  *
2037  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
2038  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
2039  * mapping with IOMMU aware functions.
2040  *
2041  * The client device need to be attached to the mapping with
2042  * arm_iommu_attach_device function.
2043  */
2044 struct dma_iommu_mapping *
2045 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, u64 size)
2046 {
2047         unsigned int bits = size >> PAGE_SHIFT;
2048         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(bits) * sizeof(long);
2049         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2050         int extensions = 1;
2051         int err = -ENOMEM;
2052
2053         /* currently only 32-bit DMA address space is supported */
2054         if (size > DMA_BIT_MASK(32) + 1)
2055                 return ERR_PTR(-ERANGE);
2056
2057         if (!bitmap_size)
2058                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2059
2060         if (bitmap_size > PAGE_SIZE) {
2061                 extensions = bitmap_size / PAGE_SIZE;
2062                 bitmap_size = PAGE_SIZE;
2063         }
2064
2065         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
2066         if (!mapping)
2067                 goto err;
2068
2069         mapping->bitmap_size = bitmap_size;
2070         mapping->bitmaps = kcalloc(extensions, sizeof(unsigned long *),
2071                                    GFP_KERNEL);
2072         if (!mapping->bitmaps)
2073                 goto err2;
2074
2075         mapping->bitmaps[0] = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
2076         if (!mapping->bitmaps[0])
2077                 goto err3;
2078
2079         mapping->nr_bitmaps = 1;
2080         mapping->extensions = extensions;
2081         mapping->base = base;
2082         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
2083
2084         spin_lock_init(&mapping->lock);
2085
2086         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2087         if (!mapping->domain)
2088                 goto err4;
2089
2090         kref_init(&mapping->kref);
2091         return mapping;
2092 err4:
2093         kfree(mapping->bitmaps[0]);
2094 err3:
2095         kfree(mapping->bitmaps);
2096 err2:
2097         kfree(mapping);
2098 err:
2099         return ERR_PTR(err);
2100 }
2101 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
2102
2103 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
2104 {
2105         int i;
2106         struct dma_iommu_mapping *mapping =
2107                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
2108
2109         iommu_domain_free(mapping->domain);
2110         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++)
2111                 kfree(mapping->bitmaps[i]);
2112         kfree(mapping->bitmaps);
2113         kfree(mapping);
2114 }
2115
2116 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2117 {
2118         int next_bitmap;
2119
2120         if (mapping->nr_bitmaps >= mapping->extensions)
2121                 return -EINVAL;
2122
2123         next_bitmap = mapping->nr_bitmaps;
2124         mapping->bitmaps[next_bitmap] = kzalloc(mapping->bitmap_size,
2125                                                 GFP_ATOMIC);
2126         if (!mapping->bitmaps[next_bitmap])
2127                 return -ENOMEM;
2128
2129         mapping->nr_bitmaps++;
2130
2131         return 0;
2132 }
2133
2134 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2135 {
2136         if (mapping)
2137                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2138 }
2139 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
2140
2141 static int __arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2142                                      struct dma_iommu_mapping *mapping)
2143 {
2144         int err;
2145
2146         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
2147         if (err)
2148                 return err;
2149
2150         kref_get(&mapping->kref);
2151         to_dma_iommu_mapping(dev) = mapping;
2152
2153         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
2154         return 0;
2155 }
2156
2157 /**
2158  * arm_iommu_attach_device
2159  * @dev: valid struct device pointer
2160  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
2161  *      arm_iommu_create_mapping)
2162  *
2163  * Attaches specified io address space mapping to the provided device.
2164  * This replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
2165  * IOMMU aware version.
2166  *
2167  * More than one client might be attached to the same io address space
2168  * mapping.
2169  */
2170 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2171                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
2172 {
2173         int err;
2174
2175         err = __arm_iommu_attach_device(dev, mapping);
2176         if (err)
2177                 return err;
2178
2179         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
2180         return 0;
2181 }
2182 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
2183
2184 /**
2185  * arm_iommu_detach_device
2186  * @dev: valid struct device pointer
2187  *
2188  * Detaches the provided device from a previously attached map.
2189  * This overwrites the dma_ops pointer with appropriate non-IOMMU ops.
2190  */
2191 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2192 {
2193         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2194
2195         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2196         if (!mapping) {
2197                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
2198                 return;
2199         }
2200
2201         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
2202         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2203         to_dma_iommu_mapping(dev) = NULL;
2204         set_dma_ops(dev, arm_get_dma_map_ops(dev->archdata.dma_coherent));
2205
2206         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
2207 }
2208 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
2209
2210 static const struct dma_map_ops *arm_get_iommu_dma_map_ops(bool coherent)
2211 {
2212         return coherent ? &iommu_coherent_ops : &iommu_ops;
2213 }
2214
2215 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2216                                     const struct iommu_ops *iommu)
2217 {
2218         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2219
2220         if (!iommu)
2221                 return false;
2222
2223         mapping = arm_iommu_create_mapping(dev->bus, dma_base, size);
2224         if (IS_ERR(mapping)) {
2225                 pr_warn("Failed to create %llu-byte IOMMU mapping for device %s\n",
2226                                 size, dev_name(dev));
2227                 return false;
2228         }
2229
2230         if (__arm_iommu_attach_device(dev, mapping)) {
2231                 pr_warn("Failed to attached device %s to IOMMU_mapping\n",
2232                                 dev_name(dev));
2233                 arm_iommu_release_mapping(mapping);
2234                 return false;
2235         }
2236
2237         return true;
2238 }
2239
2240 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev)
2241 {
2242         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2243
2244         if (!mapping)
2245                 return;
2246
2247         arm_iommu_detach_device(dev);
2248         arm_iommu_release_mapping(mapping);
2249 }
2250
2251 #else
2252
2253 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2254                                     const struct iommu_ops *iommu)
2255 {
2256         return false;
2257 }
2258
2259 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev) { }
2260
2261 #define arm_get_iommu_dma_map_ops arm_get_dma_map_ops
2262
2263 #endif  /* CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU */
2264
2265 void arch_setup_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2266                         const struct iommu_ops *iommu, bool coherent)
2267 {
2268         const struct dma_map_ops *dma_ops;
2269
2270         dev->archdata.dma_coherent = coherent;
2271 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
2272         dev->dma_coherent = coherent;
2273 #endif
2274
2275         /*
2276          * Don't override the dma_ops if they have already been set. Ideally
2277          * this should be the only location where dma_ops are set, remove this
2278          * check when all other callers of set_dma_ops will have disappeared.
2279          */
2280         if (dev->dma_ops)
2281                 return;
2282
2283         if (arm_setup_iommu_dma_ops(dev, dma_base, size, iommu))
2284                 dma_ops = arm_get_iommu_dma_map_ops(coherent);
2285         else
2286                 dma_ops = arm_get_dma_map_ops(coherent);
2287
2288         set_dma_ops(dev, dma_ops);
2289
2290         xen_setup_dma_ops(dev);
2291         dev->archdata.dma_ops_setup = true;
2292 }
2293
2294 void arch_teardown_dma_ops(struct device *dev)
2295 {
2296         if (!dev->archdata.dma_ops_setup)
2297                 return;
2298
2299         arm_teardown_iommu_dma_ops(dev);
2300         /* Let arch_setup_dma_ops() start again from scratch upon re-probe */
2301         set_dma_ops(dev, NULL);
2302 }
2303
2304 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
2305 void arch_sync_dma_for_device(phys_addr_t paddr, size_t size,
2306                 enum dma_data_direction dir)
2307 {
2308         __dma_page_cpu_to_dev(phys_to_page(paddr), paddr & (PAGE_SIZE - 1),
2309                               size, dir);
2310 }
2311
2312 void arch_sync_dma_for_cpu(phys_addr_t paddr, size_t size,
2313                 enum dma_data_direction dir)
2314 {
2315         __dma_page_dev_to_cpu(phys_to_page(paddr), paddr & (PAGE_SIZE - 1),
2316                               size, dir);
2317 }
2318
2319 void *arch_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle,
2320                 gfp_t gfp, unsigned long attrs)
2321 {
2322         return __dma_alloc(dev, size, dma_handle, gfp,
2323                            __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL), false,
2324                            attrs, __builtin_return_address(0));
2325 }
2326
2327 void arch_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
2328                 dma_addr_t dma_handle, unsigned long attrs)
2329 {
2330         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, dma_handle, attrs, false);
2331 }
2332 #endif /* CONFIG_SWIOTLB */