arch/ppc64/kernel/pSeries_iommu.c

   1 /*
   2  * arch/ppc64/kernel/pSeries_iommu.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2001 Mike Corrigan & Dave Engebretsen, IBM Corporation
   5  *
   6  * Rewrite, cleanup:
   7  *
   8  * Copyright (C) 2004 Olof Johansson <olof@austin.ibm.com>, IBM Corporation
   9  *
  10  * Dynamic DMA mapping support, pSeries-specific parts, both SMP and LPAR.
  11  *
  12  *
  13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  14  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  15  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  16  * (at your option) any later version.
  17  *
  18  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  21  * GNU General Public License for more details.
  22  *
  23  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  24  * along with this program; if not, write to the Free Software
  25  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  26  */
  27
  28 #include <linux/config.h>
  29 #include <linux/init.h>
  30 #include <linux/types.h>
  31 #include <linux/slab.h>
  32 #include <linux/mm.h>
  33 #include <linux/spinlock.h>
  34 #include <linux/string.h>
  35 #include <linux/pci.h>
  36 #include <linux/dma-mapping.h>
  37 #include <asm/io.h>
  38 #include <asm/prom.h>
  39 #include <asm/rtas.h>
  40 #include <asm/ppcdebug.h>
  41 #include <asm/iommu.h>
  42 #include <asm/pci-bridge.h>
  43 #include <asm/machdep.h>
  44 #include <asm/abs_addr.h>
  45 #include <asm/plpar_wrappers.h>
  46 #include <asm/pSeries_reconfig.h>
  47 #include <asm/systemcfg.h>
  48 #include <asm/firmware.h>
  49 #include "pci.h"
  50
  51 #define DBG(fmt...)
  52
  53 extern int is_python(struct device_node *);
  54
  55 static void tce_build_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index,
  56                               long npages, unsigned long uaddr,
  57                               enum dma_data_direction direction)
  58 {
  59         union tce_entry t;
  60         union tce_entry *tp;
  61
  62         t.te_word = 0;
  63         t.te_rdwr = 1; // Read allowed
  64
  65         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
  66                 t.te_pciwr = 1;
  67
  68         tp = ((union tce_entry *)tbl->it_base) + index;
  69
  70         while (npages--) {
  71                 /* can't move this out since we might cross LMB boundary */
  72                 t.te_rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> PAGE_SHIFT;
  73
  74                 tp->te_word = t.te_word;
  75
  76                 uaddr += PAGE_SIZE;
  77                 tp++;
  78         }
  79 }
  80
  81
  82 static void tce_free_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index, long npages)
  83 {
  84         union tce_entry t;
  85         union tce_entry *tp;
  86
  87         t.te_word = 0;
  88         tp  = ((union tce_entry *)tbl->it_base) + index;
  89
  90         while (npages--) {
  91                 tp->te_word = t.te_word;
  92
  93                 tp++;
  94         }
  95 }
  96
  97
  98 static void tce_build_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
  99                                 long npages, unsigned long uaddr,
 100                                 enum dma_data_direction direction)
 101 {
 102         u64 rc;
 103         union tce_entry tce;
 104
 105         tce.te_word = 0;
 106         tce.te_rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> PAGE_SHIFT;
 107         tce.te_rdwr = 1;
 108         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
 109                 tce.te_pciwr = 1;
 110
 111         while (npages--) {
 112                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index,
 113                                    (u64)tcenum << 12,
 114                                    tce.te_word );
 115
 116                 if (rc && printk_ratelimit()) {
 117                         printk("tce_build_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
 118                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 119                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
 120                         printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce.te_word );
 121                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 122                 }
 123
 124                 tcenum++;
 125                 tce.te_rpn++;
 126         }
 127 }
 128
 129 static DEFINE_PER_CPU(void *, tce_page) = NULL;
 130
 131 static void tce_buildmulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
 132                                      long npages, unsigned long uaddr,
 133                                      enum dma_data_direction direction)
 134 {
 135         u64 rc;
 136         union tce_entry tce, *tcep;
 137         long l, limit;
 138
 139         if (npages == 1)
 140                 return tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages, uaddr,
 141                                            direction);
 142
 143         tcep = __get_cpu_var(tce_page);
 144
 145         /* This is safe to do since interrupts are off when we're called
 146          * from iommu_alloc{,_sg}()
 147          */
 148         if (!tcep) {
 149                 tcep = (void *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
 150                 /* If allocation fails, fall back to the loop implementation */
 151                 if (!tcep)
 152                         return tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages,
 153                                                    uaddr, direction);
 154                 __get_cpu_var(tce_page) = tcep;
 155         }
 156
 157         tce.te_word = 0;
 158         tce.te_rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> PAGE_SHIFT;
 159         tce.te_rdwr = 1;
 160         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
 161                 tce.te_pciwr = 1;
 162
 163         /* We can map max one pageful of TCEs at a time */
 164         do {
 165                 /*
 166                  * Set up the page with TCE data, looping through and setting
 167                  * the values.
 168                  */
 169                 limit = min_t(long, npages, PAGE_SIZE/sizeof(union tce_entry));
 170
 171                 for (l = 0; l < limit; l++) {
 172                         tcep[l] = tce;
 173                         tce.te_rpn++;
 174                 }
 175
 176                 rc = plpar_tce_put_indirect((u64)tbl->it_index,
 177                                             (u64)tcenum << 12,
 178                                             (u64)virt_to_abs(tcep),
 179                                             limit);
 180
 181                 npages -= limit;
 182                 tcenum += limit;
 183         } while (npages > 0 && !rc);
 184
 185         if (rc && printk_ratelimit()) {
 186                 printk("tce_buildmulti_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
 187                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 188                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
 189                 printk("\ttce[0] val = 0x%lx\n", tcep[0].te_word);
 190                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 191         }
 192 }
 193
 194 static void tce_free_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
 195 {
 196         u64 rc;
 197         union tce_entry tce;
 198
 199         tce.te_word = 0;
 200
 201         while (npages--) {
 202                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index,
 203                                    (u64)tcenum << 12,
 204                                    tce.te_word);
 205
 206                 if (rc && printk_ratelimit()) {
 207                         printk("tce_free_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
 208                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 209                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
 210                         printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce.te_word );
 211                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 212                 }
 213
 214                 tcenum++;
 215         }
 216 }
 217
 218
 219 static void tce_freemulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
 220 {
 221         u64 rc;
 222         union tce_entry tce;
 223
 224         tce.te_word = 0;
 225
 226         rc = plpar_tce_stuff((u64)tbl->it_index,
 227                            (u64)tcenum << 12,
 228                            tce.te_word,
 229                            npages);
 230
 231         if (rc && printk_ratelimit()) {
 232                 printk("tce_freemulti_pSeriesLP: plpar_tce_stuff failed\n");
 233                 printk("\trc      = %ld\n", rc);
 234                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 235                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
 236                 printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce.te_word );
 237                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 238         }
 239 }
 240
 241 static void iommu_table_setparms(struct pci_controller *phb,
 242                                  struct device_node *dn,
 243                                  struct iommu_table *tbl)
 244 {
 245         struct device_node *node;
 246         unsigned long *basep;
 247         unsigned int *sizep;
 248
 249         node = (struct device_node *)phb->arch_data;
 250
 251         basep = (unsigned long *)get_property(node, "linux,tce-base", NULL);
 252         sizep = (unsigned int *)get_property(node, "linux,tce-size", NULL);
 253         if (basep == NULL || sizep == NULL) {
 254                 printk(KERN_ERR "PCI_DMA: iommu_table_setparms: %s has "
 255                                 "missing tce entries !\n", dn->full_name);
 256                 return;
 257         }
 258
 259         tbl->it_base = (unsigned long)__va(*basep);
 260         memset((void *)tbl->it_base, 0, *sizep);
 261
 262         tbl->it_busno = phb->bus->number;
 263
 264         /* Units of tce entries */
 265         tbl->it_offset = phb->dma_window_base_cur >> PAGE_SHIFT;
 266
 267         /* Test if we are going over 2GB of DMA space */
 268         if (phb->dma_window_base_cur + phb->dma_window_size > 0x80000000ul) {
 269                 udbg_printf("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n");
 270                 panic("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n");
 271         }
 272
 273         phb->dma_window_base_cur += phb->dma_window_size;
 274
 275         /* Set the tce table size - measured in entries */
 276         tbl->it_size = phb->dma_window_size >> PAGE_SHIFT;
 277
 278         tbl->it_index = 0;
 279         tbl->it_blocksize = 16;
 280         tbl->it_type = TCE_PCI;
 281 }
 282
 283 /*
 284  * iommu_table_setparms_lpar
 285  *
 286  * Function: On pSeries LPAR systems, return TCE table info, given a pci bus.
 287  *
 288  * ToDo: properly interpret the ibm,dma-window property.  The definition is:
 289  *      logical-bus-number      (1 word)
 290  *      phys-address            (#address-cells words)
 291  *      size                    (#cell-size words)
 292  *
 293  * Currently we hard code these sizes (more or less).
 294  */
 295 static void iommu_table_setparms_lpar(struct pci_controller *phb,
 296                                       struct device_node *dn,
 297                                       struct iommu_table *tbl,
 298                                       unsigned int *dma_window)
 299 {
 300         tbl->it_busno  = PCI_DN(dn)->bussubno;
 301
 302         /* TODO: Parse field size properties properly. */
 303         tbl->it_size   = (((unsigned long)dma_window[4] << 32) |
 304                            (unsigned long)dma_window[5]) >> PAGE_SHIFT;
 305         tbl->it_offset = (((unsigned long)dma_window[2] << 32) |
 306                            (unsigned long)dma_window[3]) >> PAGE_SHIFT;
 307         tbl->it_base   = 0;
 308         tbl->it_index  = dma_window[0];
 309         tbl->it_blocksize  = 16;
 310         tbl->it_type = TCE_PCI;
 311 }
 312
 313 static void iommu_bus_setup_pSeries(struct pci_bus *bus)
 314 {
 315         struct device_node *dn;
 316         struct iommu_table *tbl;
 317         struct device_node *isa_dn, *isa_dn_orig;
 318         struct device_node *tmp;
 319         struct pci_dn *pci;
 320         int children;
 321
 322         DBG("iommu_bus_setup_pSeries, bus %p, bus->self %p\n", bus, bus->self);
 323
 324         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
 325         pci = PCI_DN(dn);
 326
 327         if (bus->self) {
 328                 /* This is not a root bus, any setup will be done for the
 329                  * device-side of the bridge in iommu_dev_setup_pSeries().
 330                  */
 331                 return;
 332         }
 333
 334         /* Check if the ISA bus on the system is under
 335          * this PHB.
 336          */
 337         isa_dn = isa_dn_orig = of_find_node_by_type(NULL, "isa");
 338
 339         while (isa_dn && isa_dn != dn)
 340                 isa_dn = isa_dn->parent;
 341
 342         if (isa_dn_orig)
 343                 of_node_put(isa_dn_orig);
 344
 345         /* Count number of direct PCI children of the PHB.
 346          * All PCI device nodes have class-code property, so it's
 347          * an easy way to find them.
 348          */
 349         for (children = 0, tmp = dn->child; tmp; tmp = tmp->sibling)
 350                 if (get_property(tmp, "class-code", NULL))
 351                         children++;
 352
 353         DBG("Children: %d\n", children);
 354
 355         /* Calculate amount of DMA window per slot. Each window must be
 356          * a power of two (due to pci_alloc_consistent requirements).
 357          *
 358          * Keep 256MB aside for PHBs with ISA.
 359          */
 360
 361         if (!isa_dn) {
 362                 /* No ISA/IDE - just set window size and return */
 363                 pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul; /* To be divided */
 364
 365                 while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x80000000ul)
 366                         pci->phb->dma_window_size >>= 1;
 367                 DBG("No ISA/IDE, window size is 0x%lx\n",
 368                         pci->phb->dma_window_size);
 369                 pci->phb->dma_window_base_cur = 0;
 370
 371                 return;
 372         }
 373
 374         /* If we have ISA, then we probably have an IDE
 375          * controller too. Allocate a 128MB table but
 376          * skip the first 128MB to avoid stepping on ISA
 377          * space.
 378          */
 379         pci->phb->dma_window_size = 0x8000000ul;
 380         pci->phb->dma_window_base_cur = 0x8000000ul;
 381
 382         tbl = kmalloc(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL);
 383
 384         iommu_table_setparms(pci->phb, dn, tbl);
 385         pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl);
 386
 387         /* Divide the rest (1.75GB) among the children */
 388         pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul;
 389         while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x70000000ul)
 390                 pci->phb->dma_window_size >>= 1;
 391
 392         DBG("ISA/IDE, window size is 0x%lx\n", pci->phb->dma_window_size);
 393
 394 }
 395
 396
 397 static void iommu_bus_setup_pSeriesLP(struct pci_bus *bus)
 398 {
 399         struct iommu_table *tbl;
 400         struct device_node *dn, *pdn;
 401         struct pci_dn *ppci;
 402         unsigned int *dma_window = NULL;
 403
 404         DBG("iommu_bus_setup_pSeriesLP, bus %p, bus->self %p\n", bus, bus->self);
 405
 406         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
 407
 408         /* Find nearest ibm,dma-window, walking up the device tree */
 409         for (pdn = dn; pdn != NULL; pdn = pdn->parent) {
 410                 dma_window = (unsigned int *)get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
 411                 if (dma_window != NULL)
 412                         break;
 413         }
 414
 415         if (dma_window == NULL) {
 416                 DBG("iommu_bus_setup_pSeriesLP: bus %s seems to have no ibm,dma-window property\n", dn->full_name);
 417                 return;
 418         }
 419
 420         ppci = pdn->data;
 421         if (!ppci->iommu_table) {
 422                 /* Bussubno hasn't been copied yet.
 423                  * Do it now because iommu_table_setparms_lpar needs it.
 424                  */
 425
 426                 ppci->bussubno = bus->number;
 427
 428                 tbl = (struct iommu_table *)kmalloc(sizeof(struct iommu_table),
 429                                                     GFP_KERNEL);
 430
 431                 iommu_table_setparms_lpar(ppci->phb, pdn, tbl, dma_window);
 432
 433                 ppci->iommu_table = iommu_init_table(tbl);
 434         }
 435
 436         if (pdn != dn)
 437                 PCI_DN(dn)->iommu_table = ppci->iommu_table;
 438 }
 439
 440
 441 static void iommu_dev_setup_pSeries(struct pci_dev *dev)
 442 {
 443         struct device_node *dn, *mydn;
 444         struct iommu_table *tbl;
 445
 446         DBG("iommu_dev_setup_pSeries, dev %p (%s)\n", dev, pci_name(dev));
 447
 448         mydn = dn = pci_device_to_OF_node(dev);
 449
 450         /* If we're the direct child of a root bus, then we need to allocate
 451          * an iommu table ourselves. The bus setup code should have setup
 452          * the window sizes already.
 453          */
 454         if (!dev->bus->self) {
 455                 DBG(" --> first child, no bridge. Allocating iommu table.\n");
 456                 tbl = kmalloc(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL);
 457                 iommu_table_setparms(PCI_DN(dn)->phb, dn, tbl);
 458                 PCI_DN(mydn)->iommu_table = iommu_init_table(tbl);
 459
 460                 return;
 461         }
 462
 463         /* If this device is further down the bus tree, search upwards until
 464          * an already allocated iommu table is found and use that.
 465          */
 466
 467         while (dn && dn->data && PCI_DN(dn)->iommu_table == NULL)
 468                 dn = dn->parent;
 469
 470         if (dn && dn->data) {
 471                 PCI_DN(mydn)->iommu_table = PCI_DN(dn)->iommu_table;
 472         } else {
 473                 DBG("iommu_dev_setup_pSeries, dev %p (%s) has no iommu table\n", dev, pci_name(dev));
 474         }
 475 }
 476
 477 static int iommu_reconfig_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long action, void *node)
 478 {
 479         int err = NOTIFY_OK;
 480         struct device_node *np = node;
 481         struct pci_dn *pci = np->data;
 482
 483         switch (action) {
 484         case PSERIES_RECONFIG_REMOVE:
 485                 if (pci->iommu_table &&
 486                     get_property(np, "ibm,dma-window", NULL))
 487                         iommu_free_table(np);
 488                 break;
 489         default:
 490                 err = NOTIFY_DONE;
 491                 break;
 492         }
 493         return err;
 494 }
 495
 496 static struct notifier_block iommu_reconfig_nb = {
 497         .notifier_call = iommu_reconfig_notifier,
 498 };
 499
 500 static void iommu_dev_setup_pSeriesLP(struct pci_dev *dev)
 501 {
 502         struct device_node *pdn, *dn;
 503         struct iommu_table *tbl;
 504         int *dma_window = NULL;
 505         struct pci_dn *pci;
 506
 507         DBG("iommu_dev_setup_pSeriesLP, dev %p (%s)\n", dev, pci_name(dev));
 508
 509         /* dev setup for LPAR is a little tricky, since the device tree might
 510          * contain the dma-window properties per-device and not neccesarily
 511          * for the bus. So we need to search upwards in the tree until we
 512          * either hit a dma-window property, OR find a parent with a table
 513          * already allocated.
 514          */
 515         dn = pci_device_to_OF_node(dev);
 516
 517         for (pdn = dn; pdn && pdn->data && !PCI_DN(pdn)->iommu_table;
 518              pdn = pdn->parent) {
 519                 dma_window = (unsigned int *)
 520                         get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
 521                 if (dma_window)
 522                         break;
 523         }
 524
 525         /* Check for parent == NULL so we don't try to setup the empty EADS
 526          * slots on POWER4 machines.
 527          */
 528         if (dma_window == NULL || pdn->parent == NULL) {
 529                 DBG("No dma window for device, linking to parent\n");
 530                 PCI_DN(dn)->iommu_table = PCI_DN(pdn)->iommu_table;
 531                 return;
 532         } else {
 533                 DBG("Found DMA window, allocating table\n");
 534         }
 535
 536         pci = pdn->data;
 537         if (!pci->iommu_table) {
 538                 /* iommu_table_setparms_lpar needs bussubno. */
 539                 pci->bussubno = pci->phb->bus->number;
 540
 541                 tbl = (struct iommu_table *)kmalloc(sizeof(struct iommu_table),
 542                                                     GFP_KERNEL);
 543
 544                 iommu_table_setparms_lpar(pci->phb, pdn, tbl, dma_window);
 545
 546                 pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl);
 547         }
 548
 549         if (pdn != dn)
 550                 PCI_DN(dn)->iommu_table = pci->iommu_table;
 551 }
 552
 553 static void iommu_bus_setup_null(struct pci_bus *b) { }
 554 static void iommu_dev_setup_null(struct pci_dev *d) { }
 555
 556 /* These are called very early. */
 557 void iommu_init_early_pSeries(void)
 558 {
 559         if (of_chosen && get_property(of_chosen, "linux,iommu-off", NULL)) {
 560                 /* Direct I/O, IOMMU off */
 561                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_null;
 562                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_null;
 563                 pci_direct_iommu_init();
 564
 565                 return;
 566         }
 567
 568         if (systemcfg->platform & PLATFORM_LPAR) {
 569                 if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_MULTITCE)) {
 570                         ppc_md.tce_build = tce_buildmulti_pSeriesLP;
 571                         ppc_md.tce_free  = tce_freemulti_pSeriesLP;
 572                 } else {
 573                         ppc_md.tce_build = tce_build_pSeriesLP;
 574                         ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeriesLP;
 575                 }
 576                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_pSeriesLP;
 577                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_pSeriesLP;
 578         } else {
 579                 ppc_md.tce_build = tce_build_pSeries;
 580                 ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeries;
 581                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_pSeries;
 582                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_pSeries;
 583         }
 584
 585
 586         pSeries_reconfig_notifier_register(&iommu_reconfig_nb);
 587
 588         pci_iommu_init();
 589 }
 590