drivers/iommu/io-pgtable-arm.c

   1 /*
   2  * CPU-agnostic ARM page table allocator.
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   6  * published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
   9  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  11  * GNU General Public License for more details.
  12  *
  13  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  14  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  15  *
  16  * Copyright (C) 2014 ARM Limited
  17  *
  18  * Author: Will Deacon <will.deacon@arm.com>
  19  */
  20
  21 #define pr_fmt(fmt)     "arm-lpae io-pgtable: " fmt
  22
  23 #include <linux/atomic.h>
  24 #include <linux/bitops.h>
  25 #include <linux/io-pgtable.h>
  26 #include <linux/iommu.h>
  27 #include <linux/kernel.h>
  28 #include <linux/sizes.h>
  29 #include <linux/slab.h>
  30 #include <linux/types.h>
  31 #include <linux/dma-mapping.h>
  32
  33 #include <asm/barrier.h>
  34
  35 #define ARM_LPAE_MAX_ADDR_BITS          52
  36 #define ARM_LPAE_S2_MAX_CONCAT_PAGES    16
  37 #define ARM_LPAE_MAX_LEVELS             4
  38
  39 /* Struct accessors */
  40 #define io_pgtable_to_data(x)                                           \
  41         container_of((x), struct arm_lpae_io_pgtable, iop)
  42
  43 #define io_pgtable_ops_to_data(x)                                       \
  44         io_pgtable_to_data(io_pgtable_ops_to_pgtable(x))
  45
  46 /*
  47  * For consistency with the architecture, we always consider
  48  * ARM_LPAE_MAX_LEVELS levels, with the walk starting at level n >=0
  49  */
  50 #define ARM_LPAE_START_LVL(d)           (ARM_LPAE_MAX_LEVELS - (d)->levels)
  51
  52 /*
  53  * Calculate the right shift amount to get to the portion describing level l
  54  * in a virtual address mapped by the pagetable in d.
  55  */
  56 #define ARM_LPAE_LVL_SHIFT(l,d)                                         \
  57         ((((d)->levels - ((l) - ARM_LPAE_START_LVL(d) + 1))             \
  58           * (d)->bits_per_level) + (d)->pg_shift)
  59
  60 #define ARM_LPAE_GRANULE(d)             (1UL << (d)->pg_shift)
  61
  62 #define ARM_LPAE_PAGES_PER_PGD(d)                                       \
  63         DIV_ROUND_UP((d)->pgd_size, ARM_LPAE_GRANULE(d))
  64
  65 /*
  66  * Calculate the index at level l used to map virtual address a using the
  67  * pagetable in d.
  68  */
  69 #define ARM_LPAE_PGD_IDX(l,d)                                           \
  70         ((l) == ARM_LPAE_START_LVL(d) ? ilog2(ARM_LPAE_PAGES_PER_PGD(d)) : 0)
  71
  72 #define ARM_LPAE_LVL_IDX(a,l,d)                                         \
  73         (((u64)(a) >> ARM_LPAE_LVL_SHIFT(l,d)) &                        \
  74          ((1 << ((d)->bits_per_level + ARM_LPAE_PGD_IDX(l,d))) - 1))
  75
  76 /* Calculate the block/page mapping size at level l for pagetable in d. */
  77 #define ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(l,d)                                        \
  78         (1ULL << (ilog2(sizeof(arm_lpae_iopte)) +                       \
  79                 ((ARM_LPAE_MAX_LEVELS - (l)) * (d)->bits_per_level)))
  80
  81 /* Page table bits */
  82 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_SHIFT         0
  83 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_MASK          0x3
  84
  85 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_BLOCK         1
  86 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE         3
  87 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_PAGE          3
  88
  89 #define ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK          GENMASK_ULL(47,12)
  90
  91 #define ARM_LPAE_PTE_NSTABLE            (((arm_lpae_iopte)1) << 63)
  92 #define ARM_LPAE_PTE_XN                 (((arm_lpae_iopte)3) << 53)
  93 #define ARM_LPAE_PTE_AF                 (((arm_lpae_iopte)1) << 10)
  94 #define ARM_LPAE_PTE_SH_NS              (((arm_lpae_iopte)0) << 8)
  95 #define ARM_LPAE_PTE_SH_OS              (((arm_lpae_iopte)2) << 8)
  96 #define ARM_LPAE_PTE_SH_IS              (((arm_lpae_iopte)3) << 8)
  97 #define ARM_LPAE_PTE_NS                 (((arm_lpae_iopte)1) << 5)
  98 #define ARM_LPAE_PTE_VALID              (((arm_lpae_iopte)1) << 0)
  99
 100 #define ARM_LPAE_PTE_ATTR_LO_MASK       (((arm_lpae_iopte)0x3ff) << 2)
 101 /* Ignore the contiguous bit for block splitting */
 102 #define ARM_LPAE_PTE_ATTR_HI_MASK       (((arm_lpae_iopte)6) << 52)
 103 #define ARM_LPAE_PTE_ATTR_MASK          (ARM_LPAE_PTE_ATTR_LO_MASK |    \
 104                                          ARM_LPAE_PTE_ATTR_HI_MASK)
 105 /* Software bit for solving coherency races */
 106 #define ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC            (((arm_lpae_iopte)1) << 55)
 107
 108 /* Stage-1 PTE */
 109 #define ARM_LPAE_PTE_AP_UNPRIV          (((arm_lpae_iopte)1) << 6)
 110 #define ARM_LPAE_PTE_AP_RDONLY          (((arm_lpae_iopte)2) << 6)
 111 #define ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT     2
 112 #define ARM_LPAE_PTE_nG                 (((arm_lpae_iopte)1) << 11)
 113
 114 /* Stage-2 PTE */
 115 #define ARM_LPAE_PTE_HAP_FAULT          (((arm_lpae_iopte)0) << 6)
 116 #define ARM_LPAE_PTE_HAP_READ           (((arm_lpae_iopte)1) << 6)
 117 #define ARM_LPAE_PTE_HAP_WRITE          (((arm_lpae_iopte)2) << 6)
 118 #define ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_OIWB       (((arm_lpae_iopte)0xf) << 2)
 119 #define ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_NC         (((arm_lpae_iopte)0x5) << 2)
 120 #define ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_DEV        (((arm_lpae_iopte)0x1) << 2)
 121
 122 /* Register bits */
 123 #define ARM_32_LPAE_TCR_EAE             (1 << 31)
 124 #define ARM_64_LPAE_S2_TCR_RES1         (1 << 31)
 125
 126 #define ARM_LPAE_TCR_EPD1               (1 << 23)
 127
 128 #define ARM_LPAE_TCR_TG0_4K             (0 << 14)
 129 #define ARM_LPAE_TCR_TG0_64K            (1 << 14)
 130 #define ARM_LPAE_TCR_TG0_16K            (2 << 14)
 131
 132 #define ARM_LPAE_TCR_SH0_SHIFT          12
 133 #define ARM_LPAE_TCR_SH0_MASK           0x3
 134 #define ARM_LPAE_TCR_SH_NS              0
 135 #define ARM_LPAE_TCR_SH_OS              2
 136 #define ARM_LPAE_TCR_SH_IS              3
 137
 138 #define ARM_LPAE_TCR_ORGN0_SHIFT        10
 139 #define ARM_LPAE_TCR_IRGN0_SHIFT        8
 140 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_MASK           0x3
 141 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_NC             0
 142 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA           1
 143 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_WT             2
 144 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_WB             3
 145
 146 #define ARM_LPAE_TCR_SL0_SHIFT          6
 147 #define ARM_LPAE_TCR_SL0_MASK           0x3
 148
 149 #define ARM_LPAE_TCR_T0SZ_SHIFT         0
 150 #define ARM_LPAE_TCR_SZ_MASK            0xf
 151
 152 #define ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT           16
 153 #define ARM_LPAE_TCR_PS_MASK            0x7
 154
 155 #define ARM_LPAE_TCR_IPS_SHIFT          32
 156 #define ARM_LPAE_TCR_IPS_MASK           0x7
 157
 158 #define ARM_LPAE_TCR_PS_32_BIT          0x0ULL
 159 #define ARM_LPAE_TCR_PS_36_BIT          0x1ULL
 160 #define ARM_LPAE_TCR_PS_40_BIT          0x2ULL
 161 #define ARM_LPAE_TCR_PS_42_BIT          0x3ULL
 162 #define ARM_LPAE_TCR_PS_44_BIT          0x4ULL
 163 #define ARM_LPAE_TCR_PS_48_BIT          0x5ULL
 164 #define ARM_LPAE_TCR_PS_52_BIT          0x6ULL
 165
 166 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(n)     ((n) << 3)
 167 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_MASK         0xff
 168 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_DEVICE       0x04
 169 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_NC           0x44
 170 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_WBRWA        0xff
 171 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_NC       0
 172 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_CACHE    1
 173 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_DEV      2
 174
 175 #define ARM_MALI_LPAE_TTBR_ADRMODE_TABLE (3u << 0)
 176 #define ARM_MALI_LPAE_TTBR_READ_INNER   BIT(2)
 177 #define ARM_MALI_LPAE_TTBR_SHARE_OUTER  BIT(4)
 178
 179 /* IOPTE accessors */
 180 #define iopte_deref(pte,d) __va(iopte_to_paddr(pte, d))
 181
 182 #define iopte_type(pte,l)                                       \
 183         (((pte) >> ARM_LPAE_PTE_TYPE_SHIFT) & ARM_LPAE_PTE_TYPE_MASK)
 184
 185 #define iopte_prot(pte) ((pte) & ARM_LPAE_PTE_ATTR_MASK)
 186
 187 struct arm_lpae_io_pgtable {
 188         struct io_pgtable       iop;
 189
 190         int                     levels;
 191         size_t                  pgd_size;
 192         unsigned long           pg_shift;
 193         unsigned long           bits_per_level;
 194
 195         void                    *pgd;
 196 };
 197
 198 typedef u64 arm_lpae_iopte;
 199
 200 static inline bool iopte_leaf(arm_lpae_iopte pte, int lvl,
 201                               enum io_pgtable_fmt fmt)
 202 {
 203         if (lvl == (ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1) && fmt != ARM_MALI_LPAE)
 204                 return iopte_type(pte, lvl) == ARM_LPAE_PTE_TYPE_PAGE;
 205
 206         return iopte_type(pte, lvl) == ARM_LPAE_PTE_TYPE_BLOCK;
 207 }
 208
 209 static arm_lpae_iopte paddr_to_iopte(phys_addr_t paddr,
 210                                      struct arm_lpae_io_pgtable *data)
 211 {
 212         arm_lpae_iopte pte = paddr;
 213
 214         /* Of the bits which overlap, either 51:48 or 15:12 are always RES0 */
 215         return (pte | (pte >> (48 - 12))) & ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK;
 216 }
 217
 218 static phys_addr_t iopte_to_paddr(arm_lpae_iopte pte,
 219                                   struct arm_lpae_io_pgtable *data)
 220 {
 221         u64 paddr = pte & ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK;
 222
 223         if (data->pg_shift < 16)
 224                 return paddr;
 225
 226         /* Rotate the packed high-order bits back to the top */
 227         return (paddr | (paddr << (48 - 12))) & (ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK << 4);
 228 }
 229
 230 static bool selftest_running = false;
 231
 232 static dma_addr_t __arm_lpae_dma_addr(void *pages)
 233 {
 234         return (dma_addr_t)virt_to_phys(pages);
 235 }
 236
 237 static void *__arm_lpae_alloc_pages(size_t size, gfp_t gfp,
 238                                     struct io_pgtable_cfg *cfg)
 239 {
 240         struct device *dev = cfg->iommu_dev;
 241         int order = get_order(size);
 242         struct page *p;
 243         dma_addr_t dma;
 244         void *pages;
 245
 246         VM_BUG_ON((gfp & __GFP_HIGHMEM));
 247         p = alloc_pages_node(dev ? dev_to_node(dev) : NUMA_NO_NODE,
 248                              gfp | __GFP_ZERO, order);
 249         if (!p)
 250                 return NULL;
 251
 252         pages = page_address(p);
 253         if (!(cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_NO_DMA)) {
 254                 dma = dma_map_single(dev, pages, size, DMA_TO_DEVICE);
 255                 if (dma_mapping_error(dev, dma))
 256                         goto out_free;
 257                 /*
 258                  * We depend on the IOMMU being able to work with any physical
 259                  * address directly, so if the DMA layer suggests otherwise by
 260                  * translating or truncating them, that bodes very badly...
 261                  */
 262                 if (dma != virt_to_phys(pages))
 263                         goto out_unmap;
 264         }
 265
 266         return pages;
 267
 268 out_unmap:
 269         dev_err(dev, "Cannot accommodate DMA translation for IOMMU page tables\n");
 270         dma_unmap_single(dev, dma, size, DMA_TO_DEVICE);
 271 out_free:
 272         __free_pages(p, order);
 273         return NULL;
 274 }
 275
 276 static void __arm_lpae_free_pages(void *pages, size_t size,
 277                                   struct io_pgtable_cfg *cfg)
 278 {
 279         if (!(cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_NO_DMA))
 280                 dma_unmap_single(cfg->iommu_dev, __arm_lpae_dma_addr(pages),
 281                                  size, DMA_TO_DEVICE);
 282         free_pages((unsigned long)pages, get_order(size));
 283 }
 284
 285 static void __arm_lpae_sync_pte(arm_lpae_iopte *ptep,
 286                                 struct io_pgtable_cfg *cfg)
 287 {
 288         dma_sync_single_for_device(cfg->iommu_dev, __arm_lpae_dma_addr(ptep),
 289                                    sizeof(*ptep), DMA_TO_DEVICE);
 290 }
 291
 292 static void __arm_lpae_set_pte(arm_lpae_iopte *ptep, arm_lpae_iopte pte,
 293                                struct io_pgtable_cfg *cfg)
 294 {
 295         *ptep = pte;
 296
 297         if (!(cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_NO_DMA))
 298                 __arm_lpae_sync_pte(ptep, cfg);
 299 }
 300
 301 static size_t __arm_lpae_unmap(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 302                                unsigned long iova, size_t size, int lvl,
 303                                arm_lpae_iopte *ptep);
 304
 305 static void __arm_lpae_init_pte(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 306                                 phys_addr_t paddr, arm_lpae_iopte prot,
 307                                 int lvl, arm_lpae_iopte *ptep)
 308 {
 309         arm_lpae_iopte pte = prot;
 310
 311         if (data->iop.cfg.quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS)
 312                 pte |= ARM_LPAE_PTE_NS;
 313
 314         if (data->iop.fmt != ARM_MALI_LPAE && lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1)
 315                 pte |= ARM_LPAE_PTE_TYPE_PAGE;
 316         else
 317                 pte |= ARM_LPAE_PTE_TYPE_BLOCK;
 318
 319         if (data->iop.fmt != ARM_MALI_LPAE)
 320                 pte |= ARM_LPAE_PTE_AF;
 321         pte |= ARM_LPAE_PTE_SH_IS;
 322         pte |= paddr_to_iopte(paddr, data);
 323
 324         __arm_lpae_set_pte(ptep, pte, &data->iop.cfg);
 325 }
 326
 327 static int arm_lpae_init_pte(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 328                              unsigned long iova, phys_addr_t paddr,
 329                              arm_lpae_iopte prot, int lvl,
 330                              arm_lpae_iopte *ptep)
 331 {
 332         arm_lpae_iopte pte = *ptep;
 333
 334         if (iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt)) {
 335                 /* We require an unmap first */
 336                 WARN_ON(!selftest_running);
 337                 return -EEXIST;
 338         } else if (iopte_type(pte, lvl) == ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE) {
 339                 /*
 340                  * We need to unmap and free the old table before
 341                  * overwriting it with a block entry.
 342                  */
 343                 arm_lpae_iopte *tblp;
 344                 size_t sz = ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data);
 345
 346                 tblp = ptep - ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 347                 if (WARN_ON(__arm_lpae_unmap(data, iova, sz, lvl, tblp) != sz))
 348                         return -EINVAL;
 349         }
 350
 351         __arm_lpae_init_pte(data, paddr, prot, lvl, ptep);
 352         return 0;
 353 }
 354
 355 static arm_lpae_iopte arm_lpae_install_table(arm_lpae_iopte *table,
 356                                              arm_lpae_iopte *ptep,
 357                                              arm_lpae_iopte curr,
 358                                              struct io_pgtable_cfg *cfg)
 359 {
 360         arm_lpae_iopte old, new;
 361
 362         new = __pa(table) | ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE;
 363         if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS)
 364                 new |= ARM_LPAE_PTE_NSTABLE;
 365
 366         /*
 367          * Ensure the table itself is visible before its PTE can be.
 368          * Whilst we could get away with cmpxchg64_release below, this
 369          * doesn't have any ordering semantics when !CONFIG_SMP.
 370          */
 371         dma_wmb();
 372
 373         old = cmpxchg64_relaxed(ptep, curr, new);
 374
 375         if ((cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_NO_DMA) ||
 376             (old & ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC))
 377                 return old;
 378
 379         /* Even if it's not ours, there's no point waiting; just kick it */
 380         __arm_lpae_sync_pte(ptep, cfg);
 381         if (old == curr)
 382                 WRITE_ONCE(*ptep, new | ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC);
 383
 384         return old;
 385 }
 386
 387 static int __arm_lpae_map(struct arm_lpae_io_pgtable *data, unsigned long iova,
 388                           phys_addr_t paddr, size_t size, arm_lpae_iopte prot,
 389                           int lvl, arm_lpae_iopte *ptep)
 390 {
 391         arm_lpae_iopte *cptep, pte;
 392         size_t block_size = ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data);
 393         size_t tblsz = ARM_LPAE_GRANULE(data);
 394         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 395
 396         /* Find our entry at the current level */
 397         ptep += ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 398
 399         /* If we can install a leaf entry at this level, then do so */
 400         if (size == block_size && (size & cfg->pgsize_bitmap))
 401                 return arm_lpae_init_pte(data, iova, paddr, prot, lvl, ptep);
 402
 403         /* We can't allocate tables at the final level */
 404         if (WARN_ON(lvl >= ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1))
 405                 return -EINVAL;
 406
 407         /* Grab a pointer to the next level */
 408         pte = READ_ONCE(*ptep);
 409         if (!pte) {
 410                 cptep = __arm_lpae_alloc_pages(tblsz, GFP_ATOMIC, cfg);
 411                 if (!cptep)
 412                         return -ENOMEM;
 413
 414                 pte = arm_lpae_install_table(cptep, ptep, 0, cfg);
 415                 if (pte)
 416                         __arm_lpae_free_pages(cptep, tblsz, cfg);
 417         } else if (!(cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_NO_DMA) &&
 418                    !(pte & ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC)) {
 419                 __arm_lpae_sync_pte(ptep, cfg);
 420         }
 421
 422         if (pte && !iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt)) {
 423                 cptep = iopte_deref(pte, data);
 424         } else if (pte) {
 425                 /* We require an unmap first */
 426                 WARN_ON(!selftest_running);
 427                 return -EEXIST;
 428         }
 429
 430         /* Rinse, repeat */
 431         return __arm_lpae_map(data, iova, paddr, size, prot, lvl + 1, cptep);
 432 }
 433
 434 static arm_lpae_iopte arm_lpae_prot_to_pte(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 435                                            int prot)
 436 {
 437         arm_lpae_iopte pte;
 438
 439         if (data->iop.fmt == ARM_64_LPAE_S1 ||
 440             data->iop.fmt == ARM_32_LPAE_S1) {
 441                 pte = ARM_LPAE_PTE_nG;
 442                 if (!(prot & IOMMU_WRITE) && (prot & IOMMU_READ))
 443                         pte |= ARM_LPAE_PTE_AP_RDONLY;
 444                 if (!(prot & IOMMU_PRIV))
 445                         pte |= ARM_LPAE_PTE_AP_UNPRIV;
 446         } else {
 447                 pte = ARM_LPAE_PTE_HAP_FAULT;
 448                 if (prot & IOMMU_READ)
 449                         pte |= ARM_LPAE_PTE_HAP_READ;
 450                 if (prot & IOMMU_WRITE)
 451                         pte |= ARM_LPAE_PTE_HAP_WRITE;
 452         }
 453
 454         /*
 455          * Note that this logic is structured to accommodate Mali LPAE
 456          * having stage-1-like attributes but stage-2-like permissions.
 457          */
 458         if (data->iop.fmt == ARM_64_LPAE_S2 ||
 459             data->iop.fmt == ARM_32_LPAE_S2) {
 460                 if (prot & IOMMU_MMIO)
 461                         pte |= ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_DEV;
 462                 else if (prot & IOMMU_CACHE)
 463                         pte |= ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_OIWB;
 464                 else
 465                         pte |= ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_NC;
 466         } else {
 467                 if (prot & IOMMU_MMIO)
 468                         pte |= (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_DEV
 469                                 << ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT);
 470                 else if (prot & IOMMU_CACHE)
 471                         pte |= (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_CACHE
 472                                 << ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT);
 473         }
 474
 475         if (prot & IOMMU_NOEXEC)
 476                 pte |= ARM_LPAE_PTE_XN;
 477
 478         return pte;
 479 }
 480
 481 static int arm_lpae_map(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
 482                         phys_addr_t paddr, size_t size, int iommu_prot)
 483 {
 484         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 485         arm_lpae_iopte *ptep = data->pgd;
 486         int ret, lvl = ARM_LPAE_START_LVL(data);
 487         arm_lpae_iopte prot;
 488
 489         /* If no access, then nothing to do */
 490         if (!(iommu_prot & (IOMMU_READ | IOMMU_WRITE)))
 491                 return 0;
 492
 493         if (WARN_ON(iova >= (1ULL << data->iop.cfg.ias) ||
 494                     paddr >= (1ULL << data->iop.cfg.oas)))
 495                 return -ERANGE;
 496
 497         prot = arm_lpae_prot_to_pte(data, iommu_prot);
 498         ret = __arm_lpae_map(data, iova, paddr, size, prot, lvl, ptep);
 499         /*
 500          * Synchronise all PTE updates for the new mapping before there's
 501          * a chance for anything to kick off a table walk for the new iova.
 502          */
 503         wmb();
 504
 505         return ret;
 506 }
 507
 508 static void __arm_lpae_free_pgtable(struct arm_lpae_io_pgtable *data, int lvl,
 509                                     arm_lpae_iopte *ptep)
 510 {
 511         arm_lpae_iopte *start, *end;
 512         unsigned long table_size;
 513
 514         if (lvl == ARM_LPAE_START_LVL(data))
 515                 table_size = data->pgd_size;
 516         else
 517                 table_size = ARM_LPAE_GRANULE(data);
 518
 519         start = ptep;
 520
 521         /* Only leaf entries at the last level */
 522         if (lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1)
 523                 end = ptep;
 524         else
 525                 end = (void *)ptep + table_size;
 526
 527         while (ptep != end) {
 528                 arm_lpae_iopte pte = *ptep++;
 529
 530                 if (!pte || iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt))
 531                         continue;
 532
 533                 __arm_lpae_free_pgtable(data, lvl + 1, iopte_deref(pte, data));
 534         }
 535
 536         __arm_lpae_free_pages(start, table_size, &data->iop.cfg);
 537 }
 538
 539 static void arm_lpae_free_pgtable(struct io_pgtable *iop)
 540 {
 541         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_to_data(iop);
 542
 543         __arm_lpae_free_pgtable(data, ARM_LPAE_START_LVL(data), data->pgd);
 544         kfree(data);
 545 }
 546
 547 static size_t arm_lpae_split_blk_unmap(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 548                                        unsigned long iova, size_t size,
 549                                        arm_lpae_iopte blk_pte, int lvl,
 550                                        arm_lpae_iopte *ptep)
 551 {
 552         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 553         arm_lpae_iopte pte, *tablep;
 554         phys_addr_t blk_paddr;
 555         size_t tablesz = ARM_LPAE_GRANULE(data);
 556         size_t split_sz = ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data);
 557         int i, unmap_idx = -1;
 558
 559         if (WARN_ON(lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS))
 560                 return 0;
 561
 562         tablep = __arm_lpae_alloc_pages(tablesz, GFP_ATOMIC, cfg);
 563         if (!tablep)
 564                 return 0; /* Bytes unmapped */
 565
 566         if (size == split_sz)
 567                 unmap_idx = ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 568
 569         blk_paddr = iopte_to_paddr(blk_pte, data);
 570         pte = iopte_prot(blk_pte);
 571
 572         for (i = 0; i < tablesz / sizeof(pte); i++, blk_paddr += split_sz) {
 573                 /* Unmap! */
 574                 if (i == unmap_idx)
 575                         continue;
 576
 577                 __arm_lpae_init_pte(data, blk_paddr, pte, lvl, &tablep[i]);
 578         }
 579
 580         pte = arm_lpae_install_table(tablep, ptep, blk_pte, cfg);
 581         if (pte != blk_pte) {
 582                 __arm_lpae_free_pages(tablep, tablesz, cfg);
 583                 /*
 584                  * We may race against someone unmapping another part of this
 585                  * block, but anything else is invalid. We can't misinterpret
 586                  * a page entry here since we're never at the last level.
 587                  */
 588                 if (iopte_type(pte, lvl - 1) != ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE)
 589                         return 0;
 590
 591                 tablep = iopte_deref(pte, data);
 592         } else if (unmap_idx >= 0) {
 593                 io_pgtable_tlb_add_flush(&data->iop, iova, size, size, true);
 594                 io_pgtable_tlb_sync(&data->iop);
 595                 return size;
 596         }
 597
 598         return __arm_lpae_unmap(data, iova, size, lvl, tablep);
 599 }
 600
 601 static size_t __arm_lpae_unmap(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 602                                unsigned long iova, size_t size, int lvl,
 603                                arm_lpae_iopte *ptep)
 604 {
 605         arm_lpae_iopte pte;
 606         struct io_pgtable *iop = &data->iop;
 607
 608         /* Something went horribly wrong and we ran out of page table */
 609         if (WARN_ON(lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS))
 610                 return 0;
 611
 612         ptep += ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 613         pte = READ_ONCE(*ptep);
 614         if (WARN_ON(!pte))
 615                 return 0;
 616
 617         /* If the size matches this level, we're in the right place */
 618         if (size == ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data)) {
 619                 __arm_lpae_set_pte(ptep, 0, &iop->cfg);
 620
 621                 if (!iopte_leaf(pte, lvl, iop->fmt)) {
 622                         /* Also flush any partial walks */
 623                         io_pgtable_tlb_add_flush(iop, iova, size,
 624                                                 ARM_LPAE_GRANULE(data), false);
 625                         io_pgtable_tlb_sync(iop);
 626                         ptep = iopte_deref(pte, data);
 627                         __arm_lpae_free_pgtable(data, lvl + 1, ptep);
 628                 } else if (iop->cfg.quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_NON_STRICT) {
 629                         /*
 630                          * Order the PTE update against queueing the IOVA, to
 631                          * guarantee that a flush callback from a different CPU
 632                          * has observed it before the TLBIALL can be issued.
 633                          */
 634                         smp_wmb();
 635                 } else {
 636                         io_pgtable_tlb_add_flush(iop, iova, size, size, true);
 637                 }
 638
 639                 return size;
 640         } else if (iopte_leaf(pte, lvl, iop->fmt)) {
 641                 /*
 642                  * Insert a table at the next level to map the old region,
 643                  * minus the part we want to unmap
 644                  */
 645                 return arm_lpae_split_blk_unmap(data, iova, size, pte,
 646                                                 lvl + 1, ptep);
 647         }
 648
 649         /* Keep on walkin' */
 650         ptep = iopte_deref(pte, data);
 651         return __arm_lpae_unmap(data, iova, size, lvl + 1, ptep);
 652 }
 653
 654 static size_t arm_lpae_unmap(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
 655                              size_t size)
 656 {
 657         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 658         arm_lpae_iopte *ptep = data->pgd;
 659         int lvl = ARM_LPAE_START_LVL(data);
 660
 661         if (WARN_ON(iova >= (1ULL << data->iop.cfg.ias)))
 662                 return 0;
 663
 664         return __arm_lpae_unmap(data, iova, size, lvl, ptep);
 665 }
 666
 667 static phys_addr_t arm_lpae_iova_to_phys(struct io_pgtable_ops *ops,
 668                                          unsigned long iova)
 669 {
 670         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 671         arm_lpae_iopte pte, *ptep = data->pgd;
 672         int lvl = ARM_LPAE_START_LVL(data);
 673
 674         do {
 675                 /* Valid IOPTE pointer? */
 676                 if (!ptep)
 677                         return 0;
 678
 679                 /* Grab the IOPTE we're interested in */
 680                 ptep += ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 681                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 682
 683                 /* Valid entry? */
 684                 if (!pte)
 685                         return 0;
 686
 687                 /* Leaf entry? */
 688                 if (iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt))
 689                         goto found_translation;
 690
 691                 /* Take it to the next level */
 692                 ptep = iopte_deref(pte, data);
 693         } while (++lvl < ARM_LPAE_MAX_LEVELS);
 694
 695         /* Ran out of page tables to walk */
 696         return 0;
 697
 698 found_translation:
 699         iova &= (ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data) - 1);
 700         return iopte_to_paddr(pte, data) | iova;
 701 }
 702
 703 static void arm_lpae_restrict_pgsizes(struct io_pgtable_cfg *cfg)
 704 {
 705         unsigned long granule, page_sizes;
 706         unsigned int max_addr_bits = 48;
 707
 708         /*
 709          * We need to restrict the supported page sizes to match the
 710          * translation regime for a particular granule. Aim to match
 711          * the CPU page size if possible, otherwise prefer smaller sizes.
 712          * While we're at it, restrict the block sizes to match the
 713          * chosen granule.
 714          */
 715         if (cfg->pgsize_bitmap & PAGE_SIZE)
 716                 granule = PAGE_SIZE;
 717         else if (cfg->pgsize_bitmap & ~PAGE_MASK)
 718                 granule = 1UL << __fls(cfg->pgsize_bitmap & ~PAGE_MASK);
 719         else if (cfg->pgsize_bitmap & PAGE_MASK)
 720                 granule = 1UL << __ffs(cfg->pgsize_bitmap & PAGE_MASK);
 721         else
 722                 granule = 0;
 723
 724         switch (granule) {
 725         case SZ_4K:
 726                 page_sizes = (SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G);
 727                 break;
 728         case SZ_16K:
 729                 page_sizes = (SZ_16K | SZ_32M);
 730                 break;
 731         case SZ_64K:
 732                 max_addr_bits = 52;
 733                 page_sizes = (SZ_64K | SZ_512M);
 734                 if (cfg->oas > 48)
 735                         page_sizes |= 1ULL << 42; /* 4TB */
 736                 break;
 737         default:
 738                 page_sizes = 0;
 739         }
 740
 741         cfg->pgsize_bitmap &= page_sizes;
 742         cfg->ias = min(cfg->ias, max_addr_bits);
 743         cfg->oas = min(cfg->oas, max_addr_bits);
 744 }
 745
 746 static struct arm_lpae_io_pgtable *
 747 arm_lpae_alloc_pgtable(struct io_pgtable_cfg *cfg)
 748 {
 749         unsigned long va_bits, pgd_bits;
 750         struct arm_lpae_io_pgtable *data;
 751
 752         arm_lpae_restrict_pgsizes(cfg);
 753
 754         if (!(cfg->pgsize_bitmap & (SZ_4K | SZ_16K | SZ_64K)))
 755                 return NULL;
 756
 757         if (cfg->ias > ARM_LPAE_MAX_ADDR_BITS)
 758                 return NULL;
 759
 760         if (cfg->oas > ARM_LPAE_MAX_ADDR_BITS)
 761                 return NULL;
 762
 763         if (!selftest_running && cfg->iommu_dev->dma_pfn_offset) {
 764                 dev_err(cfg->iommu_dev, "Cannot accommodate DMA offset for IOMMU page tables\n");
 765                 return NULL;
 766         }
 767
 768         data = kmalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL);
 769         if (!data)
 770                 return NULL;
 771
 772         data->pg_shift = __ffs(cfg->pgsize_bitmap);
 773         data->bits_per_level = data->pg_shift - ilog2(sizeof(arm_lpae_iopte));
 774
 775         va_bits = cfg->ias - data->pg_shift;
 776         data->levels = DIV_ROUND_UP(va_bits, data->bits_per_level);
 777
 778         /* Calculate the actual size of our pgd (without concatenation) */
 779         pgd_bits = va_bits - (data->bits_per_level * (data->levels - 1));
 780         data->pgd_size = 1UL << (pgd_bits + ilog2(sizeof(arm_lpae_iopte)));
 781
 782         data->iop.ops = (struct io_pgtable_ops) {
 783                 .map            = arm_lpae_map,
 784                 .unmap          = arm_lpae_unmap,
 785                 .iova_to_phys   = arm_lpae_iova_to_phys,
 786         };
 787
 788         return data;
 789 }
 790
 791 static struct io_pgtable *
 792 arm_64_lpae_alloc_pgtable_s1(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
 793 {
 794         u64 reg;
 795         struct arm_lpae_io_pgtable *data;
 796
 797         if (cfg->quirks & ~(IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS | IO_PGTABLE_QUIRK_NO_DMA |
 798                             IO_PGTABLE_QUIRK_NON_STRICT))
 799                 return NULL;
 800
 801         data = arm_lpae_alloc_pgtable(cfg);
 802         if (!data)
 803                 return NULL;
 804
 805         /* TCR */
 806         reg = (ARM_LPAE_TCR_SH_IS << ARM_LPAE_TCR_SH0_SHIFT) |
 807               (ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA << ARM_LPAE_TCR_IRGN0_SHIFT) |
 808               (ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA << ARM_LPAE_TCR_ORGN0_SHIFT);
 809
 810         switch (ARM_LPAE_GRANULE(data)) {
 811         case SZ_4K:
 812                 reg |= ARM_LPAE_TCR_TG0_4K;
 813                 break;
 814         case SZ_16K:
 815                 reg |= ARM_LPAE_TCR_TG0_16K;
 816                 break;
 817         case SZ_64K:
 818                 reg |= ARM_LPAE_TCR_TG0_64K;
 819                 break;
 820         }
 821
 822         switch (cfg->oas) {
 823         case 32:
 824                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_32_BIT << ARM_LPAE_TCR_IPS_SHIFT);
 825                 break;
 826         case 36:
 827                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_36_BIT << ARM_LPAE_TCR_IPS_SHIFT);
 828                 break;
 829         case 40:
 830                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_40_BIT << ARM_LPAE_TCR_IPS_SHIFT);
 831                 break;
 832         case 42:
 833                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_42_BIT << ARM_LPAE_TCR_IPS_SHIFT);
 834                 break;
 835         case 44:
 836                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_44_BIT << ARM_LPAE_TCR_IPS_SHIFT);
 837                 break;
 838         case 48:
 839                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_48_BIT << ARM_LPAE_TCR_IPS_SHIFT);
 840                 break;
 841         case 52:
 842                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_52_BIT << ARM_LPAE_TCR_IPS_SHIFT);
 843                 break;
 844         default:
 845                 goto out_free_data;
 846         }
 847
 848         reg |= (64ULL - cfg->ias) << ARM_LPAE_TCR_T0SZ_SHIFT;
 849
 850         /* Disable speculative walks through TTBR1 */
 851         reg |= ARM_LPAE_TCR_EPD1;
 852         cfg->arm_lpae_s1_cfg.tcr = reg;
 853
 854         /* MAIRs */
 855         reg = (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_NC
 856                << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_NC)) |
 857               (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_WBRWA
 858                << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_CACHE)) |
 859               (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_DEVICE
 860                << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_DEV));
 861
 862         cfg->arm_lpae_s1_cfg.mair[0] = reg;
 863         cfg->arm_lpae_s1_cfg.mair[1] = 0;
 864
 865         /* Looking good; allocate a pgd */
 866         data->pgd = __arm_lpae_alloc_pages(data->pgd_size, GFP_KERNEL, cfg);
 867         if (!data->pgd)
 868                 goto out_free_data;
 869
 870         /* Ensure the empty pgd is visible before any actual TTBR write */
 871         wmb();
 872
 873         /* TTBRs */
 874         cfg->arm_lpae_s1_cfg.ttbr[0] = virt_to_phys(data->pgd);
 875         cfg->arm_lpae_s1_cfg.ttbr[1] = 0;
 876         return &data->iop;
 877
 878 out_free_data:
 879         kfree(data);
 880         return NULL;
 881 }
 882
 883 static struct io_pgtable *
 884 arm_64_lpae_alloc_pgtable_s2(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
 885 {
 886         u64 reg, sl;
 887         struct arm_lpae_io_pgtable *data;
 888
 889         /* The NS quirk doesn't apply at stage 2 */
 890         if (cfg->quirks & ~(IO_PGTABLE_QUIRK_NO_DMA |
 891                             IO_PGTABLE_QUIRK_NON_STRICT))
 892                 return NULL;
 893
 894         data = arm_lpae_alloc_pgtable(cfg);
 895         if (!data)
 896                 return NULL;
 897
 898         /*
 899          * Concatenate PGDs at level 1 if possible in order to reduce
 900          * the depth of the stage-2 walk.
 901          */
 902         if (data->levels == ARM_LPAE_MAX_LEVELS) {
 903                 unsigned long pgd_pages;
 904
 905                 pgd_pages = data->pgd_size >> ilog2(sizeof(arm_lpae_iopte));
 906                 if (pgd_pages <= ARM_LPAE_S2_MAX_CONCAT_PAGES) {
 907                         data->pgd_size = pgd_pages << data->pg_shift;
 908                         data->levels--;
 909                 }
 910         }
 911
 912         /* VTCR */
 913         reg = ARM_64_LPAE_S2_TCR_RES1 |
 914              (ARM_LPAE_TCR_SH_IS << ARM_LPAE_TCR_SH0_SHIFT) |
 915              (ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA << ARM_LPAE_TCR_IRGN0_SHIFT) |
 916              (ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA << ARM_LPAE_TCR_ORGN0_SHIFT);
 917
 918         sl = ARM_LPAE_START_LVL(data);
 919
 920         switch (ARM_LPAE_GRANULE(data)) {
 921         case SZ_4K:
 922                 reg |= ARM_LPAE_TCR_TG0_4K;
 923                 sl++; /* SL0 format is different for 4K granule size */
 924                 break;
 925         case SZ_16K:
 926                 reg |= ARM_LPAE_TCR_TG0_16K;
 927                 break;
 928         case SZ_64K:
 929                 reg |= ARM_LPAE_TCR_TG0_64K;
 930                 break;
 931         }
 932
 933         switch (cfg->oas) {
 934         case 32:
 935                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_32_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 936                 break;
 937         case 36:
 938                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_36_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 939                 break;
 940         case 40:
 941                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_40_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 942                 break;
 943         case 42:
 944                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_42_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 945                 break;
 946         case 44:
 947                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_44_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 948                 break;
 949         case 48:
 950                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_48_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 951                 break;
 952         case 52:
 953                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_52_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 954                 break;
 955         default:
 956                 goto out_free_data;
 957         }
 958
 959         reg |= (64ULL - cfg->ias) << ARM_LPAE_TCR_T0SZ_SHIFT;
 960         reg |= (~sl & ARM_LPAE_TCR_SL0_MASK) << ARM_LPAE_TCR_SL0_SHIFT;
 961         cfg->arm_lpae_s2_cfg.vtcr = reg;
 962
 963         /* Allocate pgd pages */
 964         data->pgd = __arm_lpae_alloc_pages(data->pgd_size, GFP_KERNEL, cfg);
 965         if (!data->pgd)
 966                 goto out_free_data;
 967
 968         /* Ensure the empty pgd is visible before any actual TTBR write */
 969         wmb();
 970
 971         /* VTTBR */
 972         cfg->arm_lpae_s2_cfg.vttbr = virt_to_phys(data->pgd);
 973         return &data->iop;
 974
 975 out_free_data:
 976         kfree(data);
 977         return NULL;
 978 }
 979
 980 static struct io_pgtable *
 981 arm_32_lpae_alloc_pgtable_s1(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
 982 {
 983         struct io_pgtable *iop;
 984
 985         if (cfg->ias > 32 || cfg->oas > 40)
 986                 return NULL;
 987
 988         cfg->pgsize_bitmap &= (SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G);
 989         iop = arm_64_lpae_alloc_pgtable_s1(cfg, cookie);
 990         if (iop) {
 991                 cfg->arm_lpae_s1_cfg.tcr |= ARM_32_LPAE_TCR_EAE;
 992                 cfg->arm_lpae_s1_cfg.tcr &= 0xffffffff;
 993         }
 994
 995         return iop;
 996 }
 997
 998 static struct io_pgtable *
 999 arm_32_lpae_alloc_pgtable_s2(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
1000 {
1001         struct io_pgtable *iop;
1002
1003         if (cfg->ias > 40 || cfg->oas > 40)
1004                 return NULL;
1005
1006         cfg->pgsize_bitmap &= (SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G);
1007         iop = arm_64_lpae_alloc_pgtable_s2(cfg, cookie);
1008         if (iop)
1009                 cfg->arm_lpae_s2_cfg.vtcr &= 0xffffffff;
1010
1011         return iop;
1012 }
1013
1014 static struct io_pgtable *
1015 arm_mali_lpae_alloc_pgtable(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
1016 {
1017         struct io_pgtable *iop;
1018
1019         if (cfg->ias != 48 || cfg->oas > 40)
1020                 return NULL;
1021
1022         cfg->pgsize_bitmap &= (SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G);
1023         iop = arm_64_lpae_alloc_pgtable_s1(cfg, cookie);
1024         if (iop) {
1025                 u64 mair, ttbr;
1026
1027                 /* Copy values as union fields overlap */
1028                 mair = cfg->arm_lpae_s1_cfg.mair[0];
1029                 ttbr = cfg->arm_lpae_s1_cfg.ttbr[0];
1030
1031                 cfg->arm_mali_lpae_cfg.memattr = mair;
1032                 cfg->arm_mali_lpae_cfg.transtab = ttbr |
1033                         ARM_MALI_LPAE_TTBR_READ_INNER |
1034                         ARM_MALI_LPAE_TTBR_ADRMODE_TABLE;
1035         }
1036
1037         return iop;
1038 }
1039
1040 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_64_lpae_s1_init_fns = {
1041         .alloc  = arm_64_lpae_alloc_pgtable_s1,
1042         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1043 };
1044
1045 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_64_lpae_s2_init_fns = {
1046         .alloc  = arm_64_lpae_alloc_pgtable_s2,
1047         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1048 };
1049
1050 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_32_lpae_s1_init_fns = {
1051         .alloc  = arm_32_lpae_alloc_pgtable_s1,
1052         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1053 };
1054
1055 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_32_lpae_s2_init_fns = {
1056         .alloc  = arm_32_lpae_alloc_pgtable_s2,
1057         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1058 };
1059
1060 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_mali_lpae_init_fns = {
1061         .alloc  = arm_mali_lpae_alloc_pgtable,
1062         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1063 };
1064
1065 #ifdef CONFIG_IOMMU_IO_PGTABLE_LPAE_SELFTEST
1066
1067 static struct io_pgtable_cfg *cfg_cookie;
1068
1069 static void dummy_tlb_flush_all(void *cookie)
1070 {
1071         WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
1072 }
1073
1074 static void dummy_tlb_add_flush(unsigned long iova, size_t size,
1075                                 size_t granule, bool leaf, void *cookie)
1076 {
1077         WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
1078         WARN_ON(!(size & cfg_cookie->pgsize_bitmap));
1079 }
1080
1081 static void dummy_tlb_sync(void *cookie)
1082 {
1083         WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
1084 }
1085
1086 static const struct iommu_gather_ops dummy_tlb_ops __initconst = {
1087         .tlb_flush_all  = dummy_tlb_flush_all,
1088         .tlb_add_flush  = dummy_tlb_add_flush,
1089         .tlb_sync       = dummy_tlb_sync,
1090 };
1091
1092 static void __init arm_lpae_dump_ops(struct io_pgtable_ops *ops)
1093 {
1094         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
1095         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
1096
1097         pr_err("cfg: pgsize_bitmap 0x%lx, ias %u-bit\n",
1098                 cfg->pgsize_bitmap, cfg->ias);
1099         pr_err("data: %d levels, 0x%zx pgd_size, %lu pg_shift, %lu bits_per_level, pgd @ %p\n",
1100                 data->levels, data->pgd_size, data->pg_shift,
1101                 data->bits_per_level, data->pgd);
1102 }
1103
1104 #define __FAIL(ops, i)  ({                                              \
1105                 WARN(1, "selftest: test failed for fmt idx %d\n", (i)); \
1106                 arm_lpae_dump_ops(ops);                                 \
1107                 selftest_running = false;                               \
1108                 -EFAULT;                                                \
1109 })
1110
1111 static int __init arm_lpae_run_tests(struct io_pgtable_cfg *cfg)
1112 {
1113         static const enum io_pgtable_fmt fmts[] = {
1114                 ARM_64_LPAE_S1,
1115                 ARM_64_LPAE_S2,
1116         };
1117
1118         int i, j;
1119         unsigned long iova;
1120         size_t size;
1121         struct io_pgtable_ops *ops;
1122
1123         selftest_running = true;
1124
1125         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(fmts); ++i) {
1126                 cfg_cookie = cfg;
1127                 ops = alloc_io_pgtable_ops(fmts[i], cfg, cfg);
1128                 if (!ops) {
1129                         pr_err("selftest: failed to allocate io pgtable ops\n");
1130                         return -ENOMEM;
1131                 }
1132
1133                 /*
1134                  * Initial sanity checks.
1135                  * Empty page tables shouldn't provide any translations.
1136                  */
1137                 if (ops->iova_to_phys(ops, 42))
1138                         return __FAIL(ops, i);
1139
1140                 if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_1G + 42))
1141                         return __FAIL(ops, i);
1142
1143                 if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_2G + 42))
1144                         return __FAIL(ops, i);
1145
1146                 /*
1147                  * Distinct mappings of different granule sizes.
1148                  */
1149                 iova = 0;
1150                 for_each_set_bit(j, &cfg->pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG) {
1151                         size = 1UL << j;
1152
1153                         if (ops->map(ops, iova, iova, size, IOMMU_READ |
1154                                                             IOMMU_WRITE |
1155                                                             IOMMU_NOEXEC |
1156                                                             IOMMU_CACHE))
1157                                 return __FAIL(ops, i);
1158
1159                         /* Overlapping mappings */
1160                         if (!ops->map(ops, iova, iova + size, size,
1161                                       IOMMU_READ | IOMMU_NOEXEC))
1162                                 return __FAIL(ops, i);
1163
1164                         if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42) != (iova + 42))
1165                                 return __FAIL(ops, i);
1166
1167                         iova += SZ_1G;
1168                 }
1169
1170                 /* Partial unmap */
1171                 size = 1UL << __ffs(cfg->pgsize_bitmap);
1172                 if (ops->unmap(ops, SZ_1G + size, size) != size)
1173                         return __FAIL(ops, i);
1174
1175                 /* Remap of partial unmap */
1176                 if (ops->map(ops, SZ_1G + size, size, size, IOMMU_READ))
1177                         return __FAIL(ops, i);
1178
1179                 if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_1G + size + 42) != (size + 42))
1180                         return __FAIL(ops, i);
1181
1182                 /* Full unmap */
1183                 iova = 0;
1184                 for_each_set_bit(j, &cfg->pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG) {
1185                         size = 1UL << j;
1186
1187                         if (ops->unmap(ops, iova, size) != size)
1188                                 return __FAIL(ops, i);
1189
1190                         if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42))
1191                                 return __FAIL(ops, i);
1192
1193                         /* Remap full block */
1194                         if (ops->map(ops, iova, iova, size, IOMMU_WRITE))
1195                                 return __FAIL(ops, i);
1196
1197                         if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42) != (iova + 42))
1198                                 return __FAIL(ops, i);
1199
1200                         iova += SZ_1G;
1201                 }
1202
1203                 free_io_pgtable_ops(ops);
1204         }
1205
1206         selftest_running = false;
1207         return 0;
1208 }
1209
1210 static int __init arm_lpae_do_selftests(void)
1211 {
1212         static const unsigned long pgsize[] = {
1213                 SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G,
1214                 SZ_16K | SZ_32M,
1215                 SZ_64K | SZ_512M,
1216         };
1217
1218         static const unsigned int ias[] = {
1219                 32, 36, 40, 42, 44, 48,
1220         };
1221
1222         int i, j, pass = 0, fail = 0;
1223         struct io_pgtable_cfg cfg = {
1224                 .tlb = &dummy_tlb_ops,
1225                 .oas = 48,
1226                 .quirks = IO_PGTABLE_QUIRK_NO_DMA,
1227         };
1228
1229         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pgsize); ++i) {
1230                 for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(ias); ++j) {
1231                         cfg.pgsize_bitmap = pgsize[i];
1232                         cfg.ias = ias[j];
1233                         pr_info("selftest: pgsize_bitmap 0x%08lx, IAS %u\n",
1234                                 pgsize[i], ias[j]);
1235                         if (arm_lpae_run_tests(&cfg))
1236                                 fail++;
1237                         else
1238                                 pass++;
1239                 }
1240         }
1241
1242         pr_info("selftest: completed with %d PASS %d FAIL\n", pass, fail);
1243         return fail ? -EFAULT : 0;
1244 }
1245 subsys_initcall(arm_lpae_do_selftests);
1246 #endif