kernel/dma/swiotlb.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Dynamic DMA mapping support.
   4  *
   5  * This implementation is a fallback for platforms that do not support
   6  * I/O TLBs (aka DMA address translation hardware).
   7  * Copyright (C) 2000 Asit Mallick <Asit.K.Mallick@intel.com>
   8  * Copyright (C) 2000 Goutham Rao <goutham.rao@intel.com>
   9  * Copyright (C) 2000, 2003 Hewlett-Packard Co
  10  *      David Mosberger-Tang <davidm@hpl.hp.com>
  11  *
  12  * 03/05/07 davidm      Switch from PCI-DMA to generic device DMA API.
  13  * 00/12/13 davidm      Rename to swiotlb.c and add mark_clean() to avoid
  14  *                      unnecessary i-cache flushing.
  15  * 04/07/.. ak          Better overflow handling. Assorted fixes.
  16  * 05/09/10 linville    Add support for syncing ranges, support syncing for
  17  *                      DMA_BIDIRECTIONAL mappings, miscellaneous cleanup.
  18  * 08/12/11 beckyb      Add highmem support
  19  */
  20
  21 #define pr_fmt(fmt) "software IO TLB: " fmt
  22
  23 #include <linux/cache.h>
  24 #include <linux/dma-direct.h>
  25 #include <linux/dma-noncoherent.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/export.h>
  28 #include <linux/spinlock.h>
  29 #include <linux/string.h>
  30 #include <linux/swiotlb.h>
  31 #include <linux/pfn.h>
  32 #include <linux/types.h>
  33 #include <linux/ctype.h>
  34 #include <linux/highmem.h>
  35 #include <linux/gfp.h>
  36 #include <linux/scatterlist.h>
  37 #include <linux/mem_encrypt.h>
  38 #include <linux/set_memory.h>
  39 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
  40 #include <linux/debugfs.h>
  41 #endif
  42
  43 #include <asm/io.h>
  44 #include <asm/dma.h>
  45
  46 #include <linux/init.h>
  47 #include <linux/memblock.h>
  48 #include <linux/iommu-helper.h>
  49
  50 #define CREATE_TRACE_POINTS
  51 #include <trace/events/swiotlb.h>
  52
  53 #define OFFSET(val,align) ((unsigned long)      \
  54                            ( (val) & ( (align) - 1)))
  55
  56 #define SLABS_PER_PAGE (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT))
  57
  58 /*
  59  * Minimum IO TLB size to bother booting with.  Systems with mainly
  60  * 64bit capable cards will only lightly use the swiotlb.  If we can't
  61  * allocate a contiguous 1MB, we're probably in trouble anyway.
  62  */
  63 #define IO_TLB_MIN_SLABS ((1<<20) >> IO_TLB_SHIFT)
  64
  65 enum swiotlb_force swiotlb_force;
  66
  67 /*
  68  * Used to do a quick range check in swiotlb_tbl_unmap_single and
  69  * swiotlb_tbl_sync_single_*, to see if the memory was in fact allocated by this
  70  * API.
  71  */
  72 phys_addr_t io_tlb_start, io_tlb_end;
  73
  74 /*
  75  * The number of IO TLB blocks (in groups of 64) between io_tlb_start and
  76  * io_tlb_end.  This is command line adjustable via setup_io_tlb_npages.
  77  */
  78 static unsigned long io_tlb_nslabs;
  79
  80 /*
  81  * The number of used IO TLB block
  82  */
  83 static unsigned long io_tlb_used;
  84
  85 /*
  86  * This is a free list describing the number of free entries available from
  87  * each index
  88  */
  89 static unsigned int *io_tlb_list;
  90 static unsigned int io_tlb_index;
  91
  92 /*
  93  * Max segment that we can provide which (if pages are contingous) will
  94  * not be bounced (unless SWIOTLB_FORCE is set).
  95  */
  96 unsigned int max_segment;
  97
  98 /*
  99  * We need to save away the original address corresponding to a mapped entry
 100  * for the sync operations.
 101  */
 102 #define INVALID_PHYS_ADDR (~(phys_addr_t)0)
 103 static phys_addr_t *io_tlb_orig_addr;
 104
 105 /*
 106  * Protect the above data structures in the map and unmap calls
 107  */
 108 static DEFINE_SPINLOCK(io_tlb_lock);
 109
 110 static int late_alloc;
 111
 112 static int __init
 113 setup_io_tlb_npages(char *str)
 114 {
 115         if (isdigit(*str)) {
 116                 io_tlb_nslabs = simple_strtoul(str, &str, 0);
 117                 /* avoid tail segment of size < IO_TLB_SEGSIZE */
 118                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 119         }
 120         if (*str == ',')
 121                 ++str;
 122         if (!strcmp(str, "force")) {
 123                 swiotlb_force = SWIOTLB_FORCE;
 124         } else if (!strcmp(str, "noforce")) {
 125                 swiotlb_force = SWIOTLB_NO_FORCE;
 126                 io_tlb_nslabs = 1;
 127         }
 128
 129         return 0;
 130 }
 131 early_param("swiotlb", setup_io_tlb_npages);
 132
 133 static bool no_iotlb_memory;
 134
 135 unsigned long swiotlb_nr_tbl(void)
 136 {
 137         return unlikely(no_iotlb_memory) ? 0 : io_tlb_nslabs;
 138 }
 139 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_nr_tbl);
 140
 141 unsigned int swiotlb_max_segment(void)
 142 {
 143         return unlikely(no_iotlb_memory) ? 0 : max_segment;
 144 }
 145 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_max_segment);
 146
 147 void swiotlb_set_max_segment(unsigned int val)
 148 {
 149         if (swiotlb_force == SWIOTLB_FORCE)
 150                 max_segment = 1;
 151         else
 152                 max_segment = rounddown(val, PAGE_SIZE);
 153 }
 154
 155 /* default to 64MB */
 156 #define IO_TLB_DEFAULT_SIZE (64UL<<20)
 157 unsigned long swiotlb_size_or_default(void)
 158 {
 159         unsigned long size;
 160
 161         size = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 162
 163         return size ? size : (IO_TLB_DEFAULT_SIZE);
 164 }
 165
 166 void swiotlb_print_info(void)
 167 {
 168         unsigned long bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 169
 170         if (no_iotlb_memory) {
 171                 pr_warn("No low mem\n");
 172                 return;
 173         }
 174
 175         pr_info("mapped [mem %#010llx-%#010llx] (%luMB)\n",
 176                (unsigned long long)io_tlb_start,
 177                (unsigned long long)io_tlb_end,
 178                bytes >> 20);
 179 }
 180
 181 /*
 182  * Early SWIOTLB allocation may be too early to allow an architecture to
 183  * perform the desired operations.  This function allows the architecture to
 184  * call SWIOTLB when the operations are possible.  It needs to be called
 185  * before the SWIOTLB memory is used.
 186  */
 187 void __init swiotlb_update_mem_attributes(void)
 188 {
 189         void *vaddr;
 190         unsigned long bytes;
 191
 192         if (no_iotlb_memory || late_alloc)
 193                 return;
 194
 195         vaddr = phys_to_virt(io_tlb_start);
 196         bytes = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 197         set_memory_decrypted((unsigned long)vaddr, bytes >> PAGE_SHIFT);
 198         memset(vaddr, 0, bytes);
 199 }
 200
 201 int __init swiotlb_init_with_tbl(char *tlb, unsigned long nslabs, int verbose)
 202 {
 203         unsigned long i, bytes;
 204         size_t alloc_size;
 205
 206         bytes = nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 207
 208         io_tlb_nslabs = nslabs;
 209         io_tlb_start = __pa(tlb);
 210         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 211
 212         /*
 213          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 214          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 215          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 216          */
 217         alloc_size = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(int));
 218         io_tlb_list = memblock_alloc(alloc_size, PAGE_SIZE);
 219         if (!io_tlb_list)
 220                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%lx\n",
 221                       __func__, alloc_size, PAGE_SIZE);
 222
 223         alloc_size = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t));
 224         io_tlb_orig_addr = memblock_alloc(alloc_size, PAGE_SIZE);
 225         if (!io_tlb_orig_addr)
 226                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%lx\n",
 227                       __func__, alloc_size, PAGE_SIZE);
 228
 229         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++) {
 230                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
 231                 io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 232         }
 233         io_tlb_index = 0;
 234
 235         if (verbose)
 236                 swiotlb_print_info();
 237
 238         swiotlb_set_max_segment(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 239         return 0;
 240 }
 241
 242 /*
 243  * Statically reserve bounce buffer space and initialize bounce buffer data
 244  * structures for the software IO TLB used to implement the DMA API.
 245  */
 246 void  __init
 247 swiotlb_init(int verbose)
 248 {
 249         size_t default_size = IO_TLB_DEFAULT_SIZE;
 250         unsigned char *vstart;
 251         unsigned long bytes;
 252
 253         if (!io_tlb_nslabs) {
 254                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 255                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 256         }
 257
 258         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 259
 260         /* Get IO TLB memory from the low pages */
 261         vstart = memblock_alloc_low(PAGE_ALIGN(bytes), PAGE_SIZE);
 262         if (vstart && !swiotlb_init_with_tbl(vstart, io_tlb_nslabs, verbose))
 263                 return;
 264
 265         if (io_tlb_start)
 266                 memblock_free_early(io_tlb_start,
 267                                     PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 268         pr_warn("Cannot allocate buffer");
 269         no_iotlb_memory = true;
 270 }
 271
 272 /*
 273  * Systems with larger DMA zones (those that don't support ISA) can
 274  * initialize the swiotlb later using the slab allocator if needed.
 275  * This should be just like above, but with some error catching.
 276  */
 277 int
 278 swiotlb_late_init_with_default_size(size_t default_size)
 279 {
 280         unsigned long bytes, req_nslabs = io_tlb_nslabs;
 281         unsigned char *vstart = NULL;
 282         unsigned int order;
 283         int rc = 0;
 284
 285         if (!io_tlb_nslabs) {
 286                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 287                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 288         }
 289
 290         /*
 291          * Get IO TLB memory from the low pages
 292          */
 293         order = get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 294         io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 295         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 296
 297         while ((SLABS_PER_PAGE << order) > IO_TLB_MIN_SLABS) {
 298                 vstart = (void *)__get_free_pages(GFP_DMA | __GFP_NOWARN,
 299                                                   order);
 300                 if (vstart)
 301                         break;
 302                 order--;
 303         }
 304
 305         if (!vstart) {
 306                 io_tlb_nslabs = req_nslabs;
 307                 return -ENOMEM;
 308         }
 309         if (order != get_order(bytes)) {
 310                 pr_warn("only able to allocate %ld MB\n",
 311                         (PAGE_SIZE << order) >> 20);
 312                 io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 313         }
 314         rc = swiotlb_late_init_with_tbl(vstart, io_tlb_nslabs);
 315         if (rc)
 316                 free_pages((unsigned long)vstart, order);
 317
 318         return rc;
 319 }
 320
 321 static void swiotlb_cleanup(void)
 322 {
 323         io_tlb_end = 0;
 324         io_tlb_start = 0;
 325         io_tlb_nslabs = 0;
 326         max_segment = 0;
 327 }
 328
 329 int
 330 swiotlb_late_init_with_tbl(char *tlb, unsigned long nslabs)
 331 {
 332         unsigned long i, bytes;
 333
 334         bytes = nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 335
 336         io_tlb_nslabs = nslabs;
 337         io_tlb_start = virt_to_phys(tlb);
 338         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 339
 340         set_memory_decrypted((unsigned long)tlb, bytes >> PAGE_SHIFT);
 341         memset(tlb, 0, bytes);
 342
 343         /*
 344          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 345          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 346          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 347          */
 348         io_tlb_list = (unsigned int *)__get_free_pages(GFP_KERNEL,
 349                                       get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
 350         if (!io_tlb_list)
 351                 goto cleanup3;
 352
 353         io_tlb_orig_addr = (phys_addr_t *)
 354                 __get_free_pages(GFP_KERNEL,
 355                                  get_order(io_tlb_nslabs *
 356                                            sizeof(phys_addr_t)));
 357         if (!io_tlb_orig_addr)
 358                 goto cleanup4;
 359
 360         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++) {
 361                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
 362                 io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 363         }
 364         io_tlb_index = 0;
 365
 366         swiotlb_print_info();
 367
 368         late_alloc = 1;
 369
 370         swiotlb_set_max_segment(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 371
 372         return 0;
 373
 374 cleanup4:
 375         free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
 376                                                          sizeof(int)));
 377         io_tlb_list = NULL;
 378 cleanup3:
 379         swiotlb_cleanup();
 380         return -ENOMEM;
 381 }
 382
 383 void __init swiotlb_exit(void)
 384 {
 385         if (!io_tlb_orig_addr)
 386                 return;
 387
 388         if (late_alloc) {
 389                 free_pages((unsigned long)io_tlb_orig_addr,
 390                            get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
 391                 free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
 392                                                                  sizeof(int)));
 393                 free_pages((unsigned long)phys_to_virt(io_tlb_start),
 394                            get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 395         } else {
 396                 memblock_free_late(__pa(io_tlb_orig_addr),
 397                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
 398                 memblock_free_late(__pa(io_tlb_list),
 399                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
 400                 memblock_free_late(io_tlb_start,
 401                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 402         }
 403         swiotlb_cleanup();
 404 }
 405
 406 /*
 407  * Bounce: copy the swiotlb buffer from or back to the original dma location
 408  */
 409 static void swiotlb_bounce(phys_addr_t orig_addr, phys_addr_t tlb_addr,
 410                            size_t size, enum dma_data_direction dir)
 411 {
 412         unsigned long pfn = PFN_DOWN(orig_addr);
 413         unsigned char *vaddr = phys_to_virt(tlb_addr);
 414
 415         if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn))) {
 416                 /* The buffer does not have a mapping.  Map it in and copy */
 417                 unsigned int offset = orig_addr & ~PAGE_MASK;
 418                 char *buffer;
 419                 unsigned int sz = 0;
 420                 unsigned long flags;
 421
 422                 while (size) {
 423                         sz = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
 424
 425                         local_irq_save(flags);
 426                         buffer = kmap_atomic(pfn_to_page(pfn));
 427                         if (dir == DMA_TO_DEVICE)
 428                                 memcpy(vaddr, buffer + offset, sz);
 429                         else
 430                                 memcpy(buffer + offset, vaddr, sz);
 431                         kunmap_atomic(buffer);
 432                         local_irq_restore(flags);
 433
 434                         size -= sz;
 435                         pfn++;
 436                         vaddr += sz;
 437                         offset = 0;
 438                 }
 439         } else if (dir == DMA_TO_DEVICE) {
 440                 memcpy(vaddr, phys_to_virt(orig_addr), size);
 441         } else {
 442                 memcpy(phys_to_virt(orig_addr), vaddr, size);
 443         }
 444 }
 445
 446 phys_addr_t swiotlb_tbl_map_single(struct device *hwdev,
 447                                    dma_addr_t tbl_dma_addr,
 448                                    phys_addr_t orig_addr,
 449                                    size_t mapping_size,
 450                                    size_t alloc_size,
 451                                    enum dma_data_direction dir,
 452                                    unsigned long attrs)
 453 {
 454         unsigned long flags;
 455         phys_addr_t tlb_addr;
 456         unsigned int nslots, stride, index, wrap;
 457         int i;
 458         unsigned long mask;
 459         unsigned long offset_slots;
 460         unsigned long max_slots;
 461         unsigned long tmp_io_tlb_used;
 462
 463         if (no_iotlb_memory)
 464                 panic("Can not allocate SWIOTLB buffer earlier and can't now provide you with the DMA bounce buffer");
 465
 466         if (mem_encrypt_active())
 467                 pr_warn_once("Memory encryption is active and system is using DMA bounce buffers\n");
 468
 469         if (mapping_size > alloc_size) {
 470                 dev_warn_once(hwdev, "Invalid sizes (mapping: %zd bytes, alloc: %zd bytes)",
 471                               mapping_size, alloc_size);
 472                 return (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR;
 473         }
 474
 475         mask = dma_get_seg_boundary(hwdev);
 476
 477         tbl_dma_addr &= mask;
 478
 479         offset_slots = ALIGN(tbl_dma_addr, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 480
 481         /*
 482          * Carefully handle integer overflow which can occur when mask == ~0UL.
 483          */
 484         max_slots = mask + 1
 485                     ? ALIGN(mask + 1, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT
 486                     : 1UL << (BITS_PER_LONG - IO_TLB_SHIFT);
 487
 488         /*
 489          * For mappings greater than or equal to a page, we limit the stride
 490          * (and hence alignment) to a page size.
 491          */
 492         nslots = ALIGN(alloc_size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 493         if (alloc_size >= PAGE_SIZE)
 494                 stride = (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT));
 495         else
 496                 stride = 1;
 497
 498         BUG_ON(!nslots);
 499
 500         /*
 501          * Find suitable number of IO TLB entries size that will fit this
 502          * request and allocate a buffer from that IO TLB pool.
 503          */
 504         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 505
 506         if (unlikely(nslots > io_tlb_nslabs - io_tlb_used))
 507                 goto not_found;
 508
 509         index = ALIGN(io_tlb_index, stride);
 510         if (index >= io_tlb_nslabs)
 511                 index = 0;
 512         wrap = index;
 513
 514         do {
 515                 while (iommu_is_span_boundary(index, nslots, offset_slots,
 516                                               max_slots)) {
 517                         index += stride;
 518                         if (index >= io_tlb_nslabs)
 519                                 index = 0;
 520                         if (index == wrap)
 521                                 goto not_found;
 522                 }
 523
 524                 /*
 525                  * If we find a slot that indicates we have 'nslots' number of
 526                  * contiguous buffers, we allocate the buffers from that slot
 527                  * and mark the entries as '0' indicating unavailable.
 528                  */
 529                 if (io_tlb_list[index] >= nslots) {
 530                         int count = 0;
 531
 532                         for (i = index; i < (int) (index + nslots); i++)
 533                                 io_tlb_list[i] = 0;
 534                         for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE - 1) && io_tlb_list[i]; i--)
 535                                 io_tlb_list[i] = ++count;
 536                         tlb_addr = io_tlb_start + (index << IO_TLB_SHIFT);
 537
 538                         /*
 539                          * Update the indices to avoid searching in the next
 540                          * round.
 541                          */
 542                         io_tlb_index = ((index + nslots) < io_tlb_nslabs
 543                                         ? (index + nslots) : 0);
 544
 545                         goto found;
 546                 }
 547                 index += stride;
 548                 if (index >= io_tlb_nslabs)
 549                         index = 0;
 550         } while (index != wrap);
 551
 552 not_found:
 553         tmp_io_tlb_used = io_tlb_used;
 554
 555         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 556         if (!(attrs & DMA_ATTR_NO_WARN) && printk_ratelimit())
 557                 dev_warn(hwdev, "swiotlb buffer is full (sz: %zd bytes), total %lu (slots), used %lu (slots)\n",
 558                          alloc_size, io_tlb_nslabs, tmp_io_tlb_used);
 559         return (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR;
 560 found:
 561         io_tlb_used += nslots;
 562         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 563
 564         /*
 565          * Save away the mapping from the original address to the DMA address.
 566          * This is needed when we sync the memory.  Then we sync the buffer if
 567          * needed.
 568          */
 569         for (i = 0; i < nslots; i++)
 570                 io_tlb_orig_addr[index+i] = orig_addr + (i << IO_TLB_SHIFT);
 571         if (!(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) &&
 572             (dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 573                 swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr, mapping_size, DMA_TO_DEVICE);
 574
 575         return tlb_addr;
 576 }
 577
 578 /*
 579  * tlb_addr is the physical address of the bounce buffer to unmap.
 580  */
 581 void swiotlb_tbl_unmap_single(struct device *hwdev, phys_addr_t tlb_addr,
 582                               size_t mapping_size, size_t alloc_size,
 583                               enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 584 {
 585         unsigned long flags;
 586         int i, count, nslots = ALIGN(alloc_size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 587         int index = (tlb_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 588         phys_addr_t orig_addr = io_tlb_orig_addr[index];
 589
 590         /*
 591          * First, sync the memory before unmapping the entry
 592          */
 593         if (orig_addr != INVALID_PHYS_ADDR &&
 594             !(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) &&
 595             ((dir == DMA_FROM_DEVICE) || (dir == DMA_BIDIRECTIONAL)))
 596                 swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr, mapping_size, DMA_FROM_DEVICE);
 597
 598         /*
 599          * Return the buffer to the free list by setting the corresponding
 600          * entries to indicate the number of contiguous entries available.
 601          * While returning the entries to the free list, we merge the entries
 602          * with slots below and above the pool being returned.
 603          */
 604         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 605         {
 606                 count = ((index + nslots) < ALIGN(index + 1, IO_TLB_SEGSIZE) ?
 607                          io_tlb_list[index + nslots] : 0);
 608                 /*
 609                  * Step 1: return the slots to the free list, merging the
 610                  * slots with superceeding slots
 611                  */
 612                 for (i = index + nslots - 1; i >= index; i--) {
 613                         io_tlb_list[i] = ++count;
 614                         io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 615                 }
 616                 /*
 617                  * Step 2: merge the returned slots with the preceding slots,
 618                  * if available (non zero)
 619                  */
 620                 for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE -1) && io_tlb_list[i]; i--)
 621                         io_tlb_list[i] = ++count;
 622
 623                 io_tlb_used -= nslots;
 624         }
 625         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 626 }
 627
 628 void swiotlb_tbl_sync_single(struct device *hwdev, phys_addr_t tlb_addr,
 629                              size_t size, enum dma_data_direction dir,
 630                              enum dma_sync_target target)
 631 {
 632         int index = (tlb_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 633         phys_addr_t orig_addr = io_tlb_orig_addr[index];
 634
 635         if (orig_addr == INVALID_PHYS_ADDR)
 636                 return;
 637         orig_addr += (unsigned long)tlb_addr & ((1 << IO_TLB_SHIFT) - 1);
 638
 639         switch (target) {
 640         case SYNC_FOR_CPU:
 641                 if (likely(dir == DMA_FROM_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 642                         swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr,
 643                                        size, DMA_FROM_DEVICE);
 644                 else
 645                         BUG_ON(dir != DMA_TO_DEVICE);
 646                 break;
 647         case SYNC_FOR_DEVICE:
 648                 if (likely(dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 649                         swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr,
 650                                        size, DMA_TO_DEVICE);
 651                 else
 652                         BUG_ON(dir != DMA_FROM_DEVICE);
 653                 break;
 654         default:
 655                 BUG();
 656         }
 657 }
 658
 659 /*
 660  * Create a swiotlb mapping for the buffer at @paddr, and in case of DMAing
 661  * to the device copy the data into it as well.
 662  */
 663 dma_addr_t swiotlb_map(struct device *dev, phys_addr_t paddr, size_t size,
 664                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 665 {
 666         phys_addr_t swiotlb_addr;
 667         dma_addr_t dma_addr;
 668
 669         trace_swiotlb_bounced(dev, phys_to_dma(dev, paddr), size,
 670                               swiotlb_force);
 671
 672         swiotlb_addr = swiotlb_tbl_map_single(dev,
 673                         phys_to_dma_unencrypted(dev, io_tlb_start),
 674                         paddr, size, size, dir, attrs);
 675         if (swiotlb_addr == (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR)
 676                 return DMA_MAPPING_ERROR;
 677
 678         /* Ensure that the address returned is DMA'ble */
 679         dma_addr = phys_to_dma_unencrypted(dev, swiotlb_addr);
 680         if (unlikely(!dma_capable(dev, dma_addr, size, true))) {
 681                 swiotlb_tbl_unmap_single(dev, swiotlb_addr, size, size, dir,
 682                         attrs | DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC);
 683                 dev_WARN_ONCE(dev, 1,
 684                         "swiotlb addr %pad+%zu overflow (mask %llx, bus limit %llx).\n",
 685                         &dma_addr, size, *dev->dma_mask, dev->bus_dma_limit);
 686                 return DMA_MAPPING_ERROR;
 687         }
 688
 689         if (!dev_is_dma_coherent(dev) && !(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC))
 690                 arch_sync_dma_for_device(swiotlb_addr, size, dir);
 691         return dma_addr;
 692 }
 693
 694 size_t swiotlb_max_mapping_size(struct device *dev)
 695 {
 696         return ((size_t)1 << IO_TLB_SHIFT) * IO_TLB_SEGSIZE;
 697 }
 698
 699 bool is_swiotlb_active(void)
 700 {
 701         /*
 702          * When SWIOTLB is initialized, even if io_tlb_start points to physical
 703          * address zero, io_tlb_end surely doesn't.
 704          */
 705         return io_tlb_end != 0;
 706 }
 707
 708 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
 709
 710 static int __init swiotlb_create_debugfs(void)
 711 {
 712         struct dentry *root;
 713
 714         root = debugfs_create_dir("swiotlb", NULL);
 715         debugfs_create_ulong("io_tlb_nslabs", 0400, root, &io_tlb_nslabs);
 716         debugfs_create_ulong("io_tlb_used", 0400, root, &io_tlb_used);
 717         return 0;
 718 }
 719
 720 late_initcall(swiotlb_create_debugfs);
 721
 722 #endif