Merge branch 'next' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rzhang/linux
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / arm / mm / dma-mapping.c
1 /*
2  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
3  *
4  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation.
9  *
10  *  DMA uncached mapping support.
11  */
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/genalloc.h>
15 #include <linux/gfp.h>
16 #include <linux/errno.h>
17 #include <linux/list.h>
18 #include <linux/init.h>
19 #include <linux/device.h>
20 #include <linux/dma-mapping.h>
21 #include <linux/dma-contiguous.h>
22 #include <linux/highmem.h>
23 #include <linux/memblock.h>
24 #include <linux/slab.h>
25 #include <linux/iommu.h>
26 #include <linux/io.h>
27 #include <linux/vmalloc.h>
28 #include <linux/sizes.h>
29 #include <linux/cma.h>
30
31 #include <asm/memory.h>
32 #include <asm/highmem.h>
33 #include <asm/cacheflush.h>
34 #include <asm/tlbflush.h>
35 #include <asm/mach/arch.h>
36 #include <asm/dma-iommu.h>
37 #include <asm/mach/map.h>
38 #include <asm/system_info.h>
39 #include <asm/dma-contiguous.h>
40
41 #include "dma.h"
42 #include "mm.h"
43
44 struct arm_dma_alloc_args {
45         struct device *dev;
46         size_t size;
47         gfp_t gfp;
48         pgprot_t prot;
49         const void *caller;
50         bool want_vaddr;
51         int coherent_flag;
52 };
53
54 struct arm_dma_free_args {
55         struct device *dev;
56         size_t size;
57         void *cpu_addr;
58         struct page *page;
59         bool want_vaddr;
60 };
61
62 #define NORMAL      0
63 #define COHERENT    1
64
65 struct arm_dma_allocator {
66         void *(*alloc)(struct arm_dma_alloc_args *args,
67                        struct page **ret_page);
68         void (*free)(struct arm_dma_free_args *args);
69 };
70
71 struct arm_dma_buffer {
72         struct list_head list;
73         void *virt;
74         struct arm_dma_allocator *allocator;
75 };
76
77 static LIST_HEAD(arm_dma_bufs);
78 static DEFINE_SPINLOCK(arm_dma_bufs_lock);
79
80 static struct arm_dma_buffer *arm_dma_buffer_find(void *virt)
81 {
82         struct arm_dma_buffer *buf, *found = NULL;
83         unsigned long flags;
84
85         spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
86         list_for_each_entry(buf, &arm_dma_bufs, list) {
87                 if (buf->virt == virt) {
88                         list_del(&buf->list);
89                         found = buf;
90                         break;
91                 }
92         }
93         spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
94         return found;
95 }
96
97 /*
98  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
99  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
100  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
101  * represent the transitions between these two ownership states.
102  *
103  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
104  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
105  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
106  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
107  *
108  */
109 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
110                 size_t, enum dma_data_direction);
111 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
112                 size_t, enum dma_data_direction);
113
114 /**
115  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
116  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
117  * @page: page that buffer resides in
118  * @offset: offset into page for start of buffer
119  * @size: size of buffer to map
120  * @dir: DMA transfer direction
121  *
122  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
123  * or written back.
124  *
125  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
126  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
127  */
128 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
129              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
130              unsigned long attrs)
131 {
132         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
133                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
134         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
135 }
136
137 static dma_addr_t arm_coherent_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
138              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
139              unsigned long attrs)
140 {
141         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
142 }
143
144 /**
145  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
146  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
147  * @handle: DMA address of buffer
148  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
149  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
150  *
151  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
152  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
153  * All other usages are undefined.
154  *
155  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
156  * whatever the device wrote there.
157  */
158 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
159                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
160 {
161         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
162                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
163                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
164 }
165
166 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
167                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
168 {
169         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
170         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
171         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
172 }
173
174 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
175                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
176 {
177         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
178         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
179         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
180 }
181
182 static int arm_dma_mapping_error(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr)
183 {
184         return dma_addr == ARM_MAPPING_ERROR;
185 }
186
187 const struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
188         .alloc                  = arm_dma_alloc,
189         .free                   = arm_dma_free,
190         .mmap                   = arm_dma_mmap,
191         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
192         .map_page               = arm_dma_map_page,
193         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
194         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
195         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
196         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
197         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
198         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
199         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
200         .mapping_error          = arm_dma_mapping_error,
201         .dma_supported          = arm_dma_supported,
202 };
203 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
204
205 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
206         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs);
207 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
208                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs);
209 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
210                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
211                  unsigned long attrs);
212
213 const struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
214         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
215         .free                   = arm_coherent_dma_free,
216         .mmap                   = arm_coherent_dma_mmap,
217         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
218         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
219         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
220         .mapping_error          = arm_dma_mapping_error,
221         .dma_supported          = arm_dma_supported,
222 };
223 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
224
225 static int __dma_supported(struct device *dev, u64 mask, bool warn)
226 {
227         unsigned long max_dma_pfn;
228
229         /*
230          * If the mask allows for more memory than we can address,
231          * and we actually have that much memory, then we must
232          * indicate that DMA to this device is not supported.
233          */
234         if (sizeof(mask) != sizeof(dma_addr_t) &&
235             mask > (dma_addr_t)~0 &&
236             dma_to_pfn(dev, ~0) < max_pfn - 1) {
237                 if (warn) {
238                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx is larger than dma_addr_t allows\n",
239                                  mask);
240                         dev_warn(dev, "Driver did not use or check the return value from dma_set_coherent_mask()?\n");
241                 }
242                 return 0;
243         }
244
245         max_dma_pfn = min(max_pfn, arm_dma_pfn_limit);
246
247         /*
248          * Translate the device's DMA mask to a PFN limit.  This
249          * PFN number includes the page which we can DMA to.
250          */
251         if (dma_to_pfn(dev, mask) < max_dma_pfn) {
252                 if (warn)
253                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx (pfn %#lx-%#lx) covers a smaller range of system memory than the DMA zone pfn 0x0-%#lx\n",
254                                  mask,
255                                  dma_to_pfn(dev, 0), dma_to_pfn(dev, mask) + 1,
256                                  max_dma_pfn + 1);
257                 return 0;
258         }
259
260         return 1;
261 }
262
263 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
264 {
265         u64 mask = (u64)DMA_BIT_MASK(32);
266
267         if (dev) {
268                 mask = dev->coherent_dma_mask;
269
270                 /*
271                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
272                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
273                  */
274                 if (mask == 0) {
275                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
276                         return 0;
277                 }
278
279                 if (!__dma_supported(dev, mask, true))
280                         return 0;
281         }
282
283         return mask;
284 }
285
286 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size, int coherent_flag)
287 {
288         /*
289          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
290          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
291          */
292         if (PageHighMem(page)) {
293                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
294                 phys_addr_t end = base + size;
295                 while (size > 0) {
296                         void *ptr = kmap_atomic(page);
297                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
298                         if (coherent_flag != COHERENT)
299                                 dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
300                         kunmap_atomic(ptr);
301                         page++;
302                         size -= PAGE_SIZE;
303                 }
304                 if (coherent_flag != COHERENT)
305                         outer_flush_range(base, end);
306         } else {
307                 void *ptr = page_address(page);
308                 memset(ptr, 0, size);
309                 if (coherent_flag != COHERENT) {
310                         dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
311                         outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
312                 }
313         }
314 }
315
316 /*
317  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
318  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
319  */
320 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
321                                        gfp_t gfp, int coherent_flag)
322 {
323         unsigned long order = get_order(size);
324         struct page *page, *p, *e;
325
326         page = alloc_pages(gfp, order);
327         if (!page)
328                 return NULL;
329
330         /*
331          * Now split the huge page and free the excess pages
332          */
333         split_page(page, order);
334         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
335                 __free_page(p);
336
337         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
338
339         return page;
340 }
341
342 /*
343  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
344  */
345 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
346 {
347         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
348
349         while (page < e) {
350                 __free_page(page);
351                 page++;
352         }
353 }
354
355 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
356                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
357                                      const void *caller, bool want_vaddr,
358                                      int coherent_flag, gfp_t gfp);
359
360 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
361                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
362                                  const void *caller, bool want_vaddr);
363
364 static void *
365 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
366         const void *caller)
367 {
368         /*
369          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
370          * set VM_USERMAP flags too.
371          */
372         return dma_common_contiguous_remap(page, size,
373                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
374                         prot, caller);
375 }
376
377 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
378 {
379         dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
380                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
381 }
382
383 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
384 static struct gen_pool *atomic_pool __ro_after_init;
385
386 static size_t atomic_pool_size __initdata = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE;
387
388 static int __init early_coherent_pool(char *p)
389 {
390         atomic_pool_size = memparse(p, &p);
391         return 0;
392 }
393 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
394
395 /*
396  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
397  */
398 static int __init atomic_pool_init(void)
399 {
400         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(PAGE_KERNEL);
401         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
402         struct page *page;
403         void *ptr;
404
405         atomic_pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, -1);
406         if (!atomic_pool)
407                 goto out;
408         /*
409          * The atomic pool is only used for non-coherent allocations
410          * so we must pass NORMAL for coherent_flag.
411          */
412         if (dev_get_cma_area(NULL))
413                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, atomic_pool_size, prot,
414                                       &page, atomic_pool_init, true, NORMAL,
415                                       GFP_KERNEL);
416         else
417                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, atomic_pool_size, gfp, prot,
418                                            &page, atomic_pool_init, true);
419         if (ptr) {
420                 int ret;
421
422                 ret = gen_pool_add_virt(atomic_pool, (unsigned long)ptr,
423                                         page_to_phys(page),
424                                         atomic_pool_size, -1);
425                 if (ret)
426                         goto destroy_genpool;
427
428                 gen_pool_set_algo(atomic_pool,
429                                 gen_pool_first_fit_order_align,
430                                 NULL);
431                 pr_info("DMA: preallocated %zu KiB pool for atomic coherent allocations\n",
432                        atomic_pool_size / 1024);
433                 return 0;
434         }
435
436 destroy_genpool:
437         gen_pool_destroy(atomic_pool);
438         atomic_pool = NULL;
439 out:
440         pr_err("DMA: failed to allocate %zu KiB pool for atomic coherent allocation\n",
441                atomic_pool_size / 1024);
442         return -ENOMEM;
443 }
444 /*
445  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
446  */
447 postcore_initcall(atomic_pool_init);
448
449 struct dma_contig_early_reserve {
450         phys_addr_t base;
451         unsigned long size;
452 };
453
454 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
455
456 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
457
458 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
459 {
460         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
461         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
462         dma_mmu_remap_num++;
463 }
464
465 void __init dma_contiguous_remap(void)
466 {
467         int i;
468         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
469                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
470                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
471                 struct map_desc map;
472                 unsigned long addr;
473
474                 if (end > arm_lowmem_limit)
475                         end = arm_lowmem_limit;
476                 if (start >= end)
477                         continue;
478
479                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
480                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
481                 map.length = end - start;
482                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
483
484                 /*
485                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
486                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
487                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
488                  *
489                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
490                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
491                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
492                  */
493                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
494                      addr += PMD_SIZE)
495                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
496
497                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
498                                        __phys_to_virt(end));
499
500                 iotable_init(&map, 1);
501         }
502 }
503
504 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
505                             void *data)
506 {
507         struct page *page = virt_to_page(addr);
508         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
509
510         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
511         return 0;
512 }
513
514 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
515 {
516         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
517         unsigned end = start + size;
518
519         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
520         flush_tlb_kernel_range(start, end);
521 }
522
523 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
524                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
525                                  const void *caller, bool want_vaddr)
526 {
527         struct page *page;
528         void *ptr = NULL;
529         /*
530          * __alloc_remap_buffer is only called when the device is
531          * non-coherent
532          */
533         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, NORMAL);
534         if (!page)
535                 return NULL;
536         if (!want_vaddr)
537                 goto out;
538
539         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
540         if (!ptr) {
541                 __dma_free_buffer(page, size);
542                 return NULL;
543         }
544
545  out:
546         *ret_page = page;
547         return ptr;
548 }
549
550 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
551 {
552         unsigned long val;
553         void *ptr = NULL;
554
555         if (!atomic_pool) {
556                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
557                 return NULL;
558         }
559
560         val = gen_pool_alloc(atomic_pool, size);
561         if (val) {
562                 phys_addr_t phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, val);
563
564                 *ret_page = phys_to_page(phys);
565                 ptr = (void *)val;
566         }
567
568         return ptr;
569 }
570
571 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
572 {
573         return addr_in_gen_pool(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
574 }
575
576 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
577 {
578         if (!__in_atomic_pool(start, size))
579                 return 0;
580
581         gen_pool_free(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
582
583         return 1;
584 }
585
586 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
587                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
588                                      const void *caller, bool want_vaddr,
589                                      int coherent_flag, gfp_t gfp)
590 {
591         unsigned long order = get_order(size);
592         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
593         struct page *page;
594         void *ptr = NULL;
595
596         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order, gfp & __GFP_NOWARN);
597         if (!page)
598                 return NULL;
599
600         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
601
602         if (!want_vaddr)
603                 goto out;
604
605         if (PageHighMem(page)) {
606                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
607                 if (!ptr) {
608                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
609                         return NULL;
610                 }
611         } else {
612                 __dma_remap(page, size, prot);
613                 ptr = page_address(page);
614         }
615
616  out:
617         *ret_page = page;
618         return ptr;
619 }
620
621 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
622                                    void *cpu_addr, size_t size, bool want_vaddr)
623 {
624         if (want_vaddr) {
625                 if (PageHighMem(page))
626                         __dma_free_remap(cpu_addr, size);
627                 else
628                         __dma_remap(page, size, PAGE_KERNEL);
629         }
630         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
631 }
632
633 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(unsigned long attrs, pgprot_t prot)
634 {
635         prot = (attrs & DMA_ATTR_WRITE_COMBINE) ?
636                         pgprot_writecombine(prot) :
637                         pgprot_dmacoherent(prot);
638         return prot;
639 }
640
641 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
642                                    struct page **ret_page)
643 {
644         struct page *page;
645         /* __alloc_simple_buffer is only called when the device is coherent */
646         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, COHERENT);
647         if (!page)
648                 return NULL;
649
650         *ret_page = page;
651         return page_address(page);
652 }
653
654 static void *simple_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
655                                     struct page **ret_page)
656 {
657         return __alloc_simple_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
658                                      ret_page);
659 }
660
661 static void simple_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
662 {
663         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
664 }
665
666 static struct arm_dma_allocator simple_allocator = {
667         .alloc = simple_allocator_alloc,
668         .free = simple_allocator_free,
669 };
670
671 static void *cma_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
672                                  struct page **ret_page)
673 {
674         return __alloc_from_contiguous(args->dev, args->size, args->prot,
675                                        ret_page, args->caller,
676                                        args->want_vaddr, args->coherent_flag,
677                                        args->gfp);
678 }
679
680 static void cma_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
681 {
682         __free_from_contiguous(args->dev, args->page, args->cpu_addr,
683                                args->size, args->want_vaddr);
684 }
685
686 static struct arm_dma_allocator cma_allocator = {
687         .alloc = cma_allocator_alloc,
688         .free = cma_allocator_free,
689 };
690
691 static void *pool_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
692                                   struct page **ret_page)
693 {
694         return __alloc_from_pool(args->size, ret_page);
695 }
696
697 static void pool_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
698 {
699         __free_from_pool(args->cpu_addr, args->size);
700 }
701
702 static struct arm_dma_allocator pool_allocator = {
703         .alloc = pool_allocator_alloc,
704         .free = pool_allocator_free,
705 };
706
707 static void *remap_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
708                                    struct page **ret_page)
709 {
710         return __alloc_remap_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
711                                     args->prot, ret_page, args->caller,
712                                     args->want_vaddr);
713 }
714
715 static void remap_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
716 {
717         if (args->want_vaddr)
718                 __dma_free_remap(args->cpu_addr, args->size);
719
720         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
721 }
722
723 static struct arm_dma_allocator remap_allocator = {
724         .alloc = remap_allocator_alloc,
725         .free = remap_allocator_free,
726 };
727
728 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
729                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent,
730                          unsigned long attrs, const void *caller)
731 {
732         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
733         struct page *page = NULL;
734         void *addr;
735         bool allowblock, cma;
736         struct arm_dma_buffer *buf;
737         struct arm_dma_alloc_args args = {
738                 .dev = dev,
739                 .size = PAGE_ALIGN(size),
740                 .gfp = gfp,
741                 .prot = prot,
742                 .caller = caller,
743                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
744                 .coherent_flag = is_coherent ? COHERENT : NORMAL,
745         };
746
747 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
748         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
749         if (limit && size >= limit) {
750                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
751                         size, mask);
752                 return NULL;
753         }
754 #endif
755
756         if (!mask)
757                 return NULL;
758
759         buf = kzalloc(sizeof(*buf),
760                       gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_DMA32 | __GFP_HIGHMEM));
761         if (!buf)
762                 return NULL;
763
764         if (mask < 0xffffffffULL)
765                 gfp |= GFP_DMA;
766
767         /*
768          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
769          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
770          * handle them.  The real problem is that this flag probably
771          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
772          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
773          */
774         gfp &= ~(__GFP_COMP);
775         args.gfp = gfp;
776
777         *handle = ARM_MAPPING_ERROR;
778         allowblock = gfpflags_allow_blocking(gfp);
779         cma = allowblock ? dev_get_cma_area(dev) : false;
780
781         if (cma)
782                 buf->allocator = &cma_allocator;
783         else if (is_coherent)
784                 buf->allocator = &simple_allocator;
785         else if (allowblock)
786                 buf->allocator = &remap_allocator;
787         else
788                 buf->allocator = &pool_allocator;
789
790         addr = buf->allocator->alloc(&args, &page);
791
792         if (page) {
793                 unsigned long flags;
794
795                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
796                 buf->virt = args.want_vaddr ? addr : page;
797
798                 spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
799                 list_add(&buf->list, &arm_dma_bufs);
800                 spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
801         } else {
802                 kfree(buf);
803         }
804
805         return args.want_vaddr ? addr : page;
806 }
807
808 /*
809  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
810  * virtual and bus address for that space.
811  */
812 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
813                     gfp_t gfp, unsigned long attrs)
814 {
815         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
816
817         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
818                            attrs, __builtin_return_address(0));
819 }
820
821 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
822         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
823 {
824         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, PAGE_KERNEL, true,
825                            attrs, __builtin_return_address(0));
826 }
827
828 static int __arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
829                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
830                  unsigned long attrs)
831 {
832         int ret;
833         unsigned long nr_vma_pages = vma_pages(vma);
834         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
835         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
836         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
837
838         if (dma_mmap_from_dev_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
839                 return ret;
840
841         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
842                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
843                                       pfn + off,
844                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
845                                       vma->vm_page_prot);
846         }
847
848         return ret;
849 }
850
851 /*
852  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
853  */
854 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
855                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
856                  unsigned long attrs)
857 {
858         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
859 }
860
861 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
862                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
863                  unsigned long attrs)
864 {
865         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
866         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
867 }
868
869 /*
870  * Free a buffer as defined by the above mapping.
871  */
872 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
873                            dma_addr_t handle, unsigned long attrs,
874                            bool is_coherent)
875 {
876         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
877         struct arm_dma_buffer *buf;
878         struct arm_dma_free_args args = {
879                 .dev = dev,
880                 .size = PAGE_ALIGN(size),
881                 .cpu_addr = cpu_addr,
882                 .page = page,
883                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
884         };
885
886         buf = arm_dma_buffer_find(cpu_addr);
887         if (WARN(!buf, "Freeing invalid buffer %p\n", cpu_addr))
888                 return;
889
890         buf->allocator->free(&args);
891         kfree(buf);
892 }
893
894 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
895                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
896 {
897         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
898 }
899
900 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
901                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
902 {
903         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
904 }
905
906 /*
907  * The whole dma_get_sgtable() idea is fundamentally unsafe - it seems
908  * that the intention is to allow exporting memory allocated via the
909  * coherent DMA APIs through the dma_buf API, which only accepts a
910  * scattertable.  This presents a couple of problems:
911  * 1. Not all memory allocated via the coherent DMA APIs is backed by
912  *    a struct page
913  * 2. Passing coherent DMA memory into the streaming APIs is not allowed
914  *    as we will try to flush the memory through a different alias to that
915  *    actually being used (and the flushes are redundant.)
916  */
917 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
918                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
919                  unsigned long attrs)
920 {
921         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, handle);
922         struct page *page;
923         int ret;
924
925         /* If the PFN is not valid, we do not have a struct page */
926         if (!pfn_valid(pfn))
927                 return -ENXIO;
928
929         page = pfn_to_page(pfn);
930
931         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
932         if (unlikely(ret))
933                 return ret;
934
935         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
936         return 0;
937 }
938
939 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
940         size_t size, enum dma_data_direction dir,
941         void (*op)(const void *, size_t, int))
942 {
943         unsigned long pfn;
944         size_t left = size;
945
946         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
947         offset %= PAGE_SIZE;
948
949         /*
950          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
951          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
952          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
953          * optimized out.
954          */
955         do {
956                 size_t len = left;
957                 void *vaddr;
958
959                 page = pfn_to_page(pfn);
960
961                 if (PageHighMem(page)) {
962                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
963                                 len = PAGE_SIZE - offset;
964
965                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
966                                 vaddr = kmap_atomic(page);
967                                 op(vaddr + offset, len, dir);
968                                 kunmap_atomic(vaddr);
969                         } else {
970                                 vaddr = kmap_high_get(page);
971                                 if (vaddr) {
972                                         op(vaddr + offset, len, dir);
973                                         kunmap_high(page);
974                                 }
975                         }
976                 } else {
977                         vaddr = page_address(page) + offset;
978                         op(vaddr, len, dir);
979                 }
980                 offset = 0;
981                 pfn++;
982                 left -= len;
983         } while (left);
984 }
985
986 /*
987  * Make an area consistent for devices.
988  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
989  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
990  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
991  */
992 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
993         size_t size, enum dma_data_direction dir)
994 {
995         phys_addr_t paddr;
996
997         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
998
999         paddr = page_to_phys(page) + off;
1000         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
1001                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1002         } else {
1003                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
1004         }
1005         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
1006 }
1007
1008 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
1009         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1010 {
1011         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + off;
1012
1013         /* FIXME: non-speculating: not required */
1014         /* in any case, don't bother invalidating if DMA to device */
1015         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
1016                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1017
1018                 dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
1019         }
1020
1021         /*
1022          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
1023          */
1024         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
1025                 unsigned long pfn;
1026                 size_t left = size;
1027
1028                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
1029                 off %= PAGE_SIZE;
1030                 if (off) {
1031                         pfn++;
1032                         left -= PAGE_SIZE - off;
1033                 }
1034                 while (left >= PAGE_SIZE) {
1035                         page = pfn_to_page(pfn++);
1036                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
1037                         left -= PAGE_SIZE;
1038                 }
1039         }
1040 }
1041
1042 /**
1043  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1044  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1045  * @sg: list of buffers
1046  * @nents: number of buffers to map
1047  * @dir: DMA transfer direction
1048  *
1049  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1050  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
1051  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
1052  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
1053  * sg_dma_{address,length}.
1054  *
1055  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
1056  * here.
1057  */
1058 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1059                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1060 {
1061         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1062         struct scatterlist *s;
1063         int i, j;
1064
1065         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1066 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
1067                 s->dma_length = s->length;
1068 #endif
1069                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
1070                                                 s->length, dir, attrs);
1071                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
1072                         goto bad_mapping;
1073         }
1074         return nents;
1075
1076  bad_mapping:
1077         for_each_sg(sg, s, i, j)
1078                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1079         return 0;
1080 }
1081
1082 /**
1083  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1084  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1085  * @sg: list of buffers
1086  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1087  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1088  *
1089  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1090  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1091  */
1092 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1093                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1094 {
1095         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1096         struct scatterlist *s;
1097
1098         int i;
1099
1100         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1101                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1102 }
1103
1104 /**
1105  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
1106  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1107  * @sg: list of buffers
1108  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1109  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1110  */
1111 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1112                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1113 {
1114         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1115         struct scatterlist *s;
1116         int i;
1117
1118         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1119                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1120                                          dir);
1121 }
1122
1123 /**
1124  * arm_dma_sync_sg_for_device
1125  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1126  * @sg: list of buffers
1127  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1128  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1129  */
1130 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1131                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1132 {
1133         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1134         struct scatterlist *s;
1135         int i;
1136
1137         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1138                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1139                                             dir);
1140 }
1141
1142 /*
1143  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
1144  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
1145  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
1146  * to this function.
1147  */
1148 int arm_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
1149 {
1150         return __dma_supported(dev, mask, false);
1151 }
1152
1153 static const struct dma_map_ops *arm_get_dma_map_ops(bool coherent)
1154 {
1155         return coherent ? &arm_coherent_dma_ops : &arm_dma_ops;
1156 }
1157
1158 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1159
1160 static int __dma_info_to_prot(enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1161 {
1162         int prot = 0;
1163
1164         if (attrs & DMA_ATTR_PRIVILEGED)
1165                 prot |= IOMMU_PRIV;
1166
1167         switch (dir) {
1168         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1169                 return prot | IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1170         case DMA_TO_DEVICE:
1171                 return prot | IOMMU_READ;
1172         case DMA_FROM_DEVICE:
1173                 return prot | IOMMU_WRITE;
1174         default:
1175                 return prot;
1176         }
1177 }
1178
1179 /* IOMMU */
1180
1181 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping);
1182
1183 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1184                                       size_t size)
1185 {
1186         unsigned int order = get_order(size);
1187         unsigned int align = 0;
1188         unsigned int count, start;
1189         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1190         unsigned long flags;
1191         dma_addr_t iova;
1192         int i;
1193
1194         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1195                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1196
1197         count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1198         align = (1 << order) - 1;
1199
1200         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1201         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++) {
1202                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1203                                 mapping->bits, 0, count, align);
1204
1205                 if (start > mapping->bits)
1206                         continue;
1207
1208                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1209                 break;
1210         }
1211
1212         /*
1213          * No unused range found. Try to extend the existing mapping
1214          * and perform a second attempt to reserve an IO virtual
1215          * address range of size bytes.
1216          */
1217         if (i == mapping->nr_bitmaps) {
1218                 if (extend_iommu_mapping(mapping)) {
1219                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1220                         return ARM_MAPPING_ERROR;
1221                 }
1222
1223                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1224                                 mapping->bits, 0, count, align);
1225
1226                 if (start > mapping->bits) {
1227                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1228                         return ARM_MAPPING_ERROR;
1229                 }
1230
1231                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1232         }
1233         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1234
1235         iova = mapping->base + (mapping_size * i);
1236         iova += start << PAGE_SHIFT;
1237
1238         return iova;
1239 }
1240
1241 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1242                                dma_addr_t addr, size_t size)
1243 {
1244         unsigned int start, count;
1245         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1246         unsigned long flags;
1247         dma_addr_t bitmap_base;
1248         u32 bitmap_index;
1249
1250         if (!size)
1251                 return;
1252
1253         bitmap_index = (u32) (addr - mapping->base) / (u32) mapping_size;
1254         BUG_ON(addr < mapping->base || bitmap_index > mapping->extensions);
1255
1256         bitmap_base = mapping->base + mapping_size * bitmap_index;
1257
1258         start = (addr - bitmap_base) >> PAGE_SHIFT;
1259
1260         if (addr + size > bitmap_base + mapping_size) {
1261                 /*
1262                  * The address range to be freed reaches into the iova
1263                  * range of the next bitmap. This should not happen as
1264                  * we don't allow this in __alloc_iova (at the
1265                  * moment).
1266                  */
1267                 BUG();
1268         } else
1269                 count = size >> PAGE_SHIFT;
1270
1271         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1272         bitmap_clear(mapping->bitmaps[bitmap_index], start, count);
1273         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1274 }
1275
1276 /* We'll try 2M, 1M, 64K, and finally 4K; array must end with 0! */
1277 static const int iommu_order_array[] = { 9, 8, 4, 0 };
1278
1279 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1280                                           gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1281                                           int coherent_flag)
1282 {
1283         struct page **pages;
1284         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1285         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1286         int i = 0;
1287         int order_idx = 0;
1288
1289         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1290                 pages = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
1291         else
1292                 pages = vzalloc(array_size);
1293         if (!pages)
1294                 return NULL;
1295
1296         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS)
1297         {
1298                 unsigned long order = get_order(size);
1299                 struct page *page;
1300
1301                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order,
1302                                                  gfp & __GFP_NOWARN);
1303                 if (!page)
1304                         goto error;
1305
1306                 __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
1307
1308                 for (i = 0; i < count; i++)
1309                         pages[i] = page + i;
1310
1311                 return pages;
1312         }
1313
1314         /* Go straight to 4K chunks if caller says it's OK. */
1315         if (attrs & DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES)
1316                 order_idx = ARRAY_SIZE(iommu_order_array) - 1;
1317
1318         /*
1319          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1320          */
1321         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1322
1323         while (count) {
1324                 int j, order;
1325
1326                 order = iommu_order_array[order_idx];
1327
1328                 /* Drop down when we get small */
1329                 if (__fls(count) < order) {
1330                         order_idx++;
1331                         continue;
1332                 }
1333
1334                 if (order) {
1335                         /* See if it's easy to allocate a high-order chunk */
1336                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NORETRY, order);
1337
1338                         /* Go down a notch at first sign of pressure */
1339                         if (!pages[i]) {
1340                                 order_idx++;
1341                                 continue;
1342                         }
1343                 } else {
1344                         pages[i] = alloc_pages(gfp, 0);
1345                         if (!pages[i])
1346                                 goto error;
1347                 }
1348
1349                 if (order) {
1350                         split_page(pages[i], order);
1351                         j = 1 << order;
1352                         while (--j)
1353                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1354                 }
1355
1356                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order, coherent_flag);
1357                 i += 1 << order;
1358                 count -= 1 << order;
1359         }
1360
1361         return pages;
1362 error:
1363         while (i--)
1364                 if (pages[i])
1365                         __free_pages(pages[i], 0);
1366         kvfree(pages);
1367         return NULL;
1368 }
1369
1370 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1371                                size_t size, unsigned long attrs)
1372 {
1373         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1374         int i;
1375
1376         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS) {
1377                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1378         } else {
1379                 for (i = 0; i < count; i++)
1380                         if (pages[i])
1381                                 __free_pages(pages[i], 0);
1382         }
1383
1384         kvfree(pages);
1385         return 0;
1386 }
1387
1388 /*
1389  * Create a CPU mapping for a specified pages
1390  */
1391 static void *
1392 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1393                     const void *caller)
1394 {
1395         return dma_common_pages_remap(pages, size,
1396                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP, prot, caller);
1397 }
1398
1399 /*
1400  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1401  */
1402 static dma_addr_t
1403 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size,
1404                        unsigned long attrs)
1405 {
1406         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1407         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1408         dma_addr_t dma_addr, iova;
1409         int i;
1410
1411         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1412         if (dma_addr == ARM_MAPPING_ERROR)
1413                 return dma_addr;
1414
1415         iova = dma_addr;
1416         for (i = 0; i < count; ) {
1417                 int ret;
1418
1419                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1420                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1421                 unsigned int len, j;
1422
1423                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1424                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1425                                 break;
1426
1427                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1428                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1429                                 __dma_info_to_prot(DMA_BIDIRECTIONAL, attrs));
1430                 if (ret < 0)
1431                         goto fail;
1432                 iova += len;
1433                 i = j;
1434         }
1435         return dma_addr;
1436 fail:
1437         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1438         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1439         return ARM_MAPPING_ERROR;
1440 }
1441
1442 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1443 {
1444         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1445
1446         /*
1447          * add optional in-page offset from iova to size and align
1448          * result to page size
1449          */
1450         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1451         iova &= PAGE_MASK;
1452
1453         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1454         __free_iova(mapping, iova, size);
1455         return 0;
1456 }
1457
1458 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1459 {
1460         struct page *page;
1461         phys_addr_t phys;
1462
1463         phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, (unsigned long)addr);
1464         page = phys_to_page(phys);
1465
1466         return (struct page **)page;
1467 }
1468
1469 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, unsigned long attrs)
1470 {
1471         struct vm_struct *area;
1472
1473         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1474                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1475
1476         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1477                 return cpu_addr;
1478
1479         area = find_vm_area(cpu_addr);
1480         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1481                 return area->pages;
1482         return NULL;
1483 }
1484
1485 static void *__iommu_alloc_simple(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
1486                                   dma_addr_t *handle, int coherent_flag,
1487                                   unsigned long attrs)
1488 {
1489         struct page *page;
1490         void *addr;
1491
1492         if (coherent_flag  == COHERENT)
1493                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
1494         else
1495                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1496         if (!addr)
1497                 return NULL;
1498
1499         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size, attrs);
1500         if (*handle == ARM_MAPPING_ERROR)
1501                 goto err_mapping;
1502
1503         return addr;
1504
1505 err_mapping:
1506         __free_from_pool(addr, size);
1507         return NULL;
1508 }
1509
1510 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1511                         dma_addr_t handle, size_t size, int coherent_flag)
1512 {
1513         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1514         if (coherent_flag == COHERENT)
1515                 __dma_free_buffer(virt_to_page(cpu_addr), size);
1516         else
1517                 __free_from_pool(cpu_addr, size);
1518 }
1519
1520 static void *__arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1521             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1522             int coherent_flag)
1523 {
1524         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
1525         struct page **pages;
1526         void *addr = NULL;
1527
1528         *handle = ARM_MAPPING_ERROR;
1529         size = PAGE_ALIGN(size);
1530
1531         if (coherent_flag  == COHERENT || !gfpflags_allow_blocking(gfp))
1532                 return __iommu_alloc_simple(dev, size, gfp, handle,
1533                                             coherent_flag, attrs);
1534
1535         /*
1536          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1537          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1538          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1539          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1540          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1541          */
1542         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1543
1544         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs, coherent_flag);
1545         if (!pages)
1546                 return NULL;
1547
1548         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size, attrs);
1549         if (*handle == ARM_MAPPING_ERROR)
1550                 goto err_buffer;
1551
1552         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1553                 return pages;
1554
1555         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1556                                    __builtin_return_address(0));
1557         if (!addr)
1558                 goto err_mapping;
1559
1560         return addr;
1561
1562 err_mapping:
1563         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1564 err_buffer:
1565         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1566         return NULL;
1567 }
1568
1569 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1570             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1571 {
1572         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, NORMAL);
1573 }
1574
1575 static void *arm_coherent_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1576                     dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1577 {
1578         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, COHERENT);
1579 }
1580
1581 static int __arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1582                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1583                     unsigned long attrs)
1584 {
1585         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1586         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1587         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1588         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1589         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
1590
1591         if (!pages)
1592                 return -ENXIO;
1593
1594         if (off >= nr_pages || (usize >> PAGE_SHIFT) > nr_pages - off)
1595                 return -ENXIO;
1596
1597         pages += off;
1598
1599         do {
1600                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1601                 if (ret) {
1602                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1603                         return ret;
1604                 }
1605                 uaddr += PAGE_SIZE;
1606                 usize -= PAGE_SIZE;
1607         } while (usize > 0);
1608
1609         return 0;
1610 }
1611 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1612                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1613                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1614 {
1615         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1616
1617         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1618 }
1619
1620 static int arm_coherent_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1621                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1622                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1623 {
1624         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1625 }
1626
1627 /*
1628  * free a page as defined by the above mapping.
1629  * Must not be called with IRQs disabled.
1630  */
1631 void __arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1632         dma_addr_t handle, unsigned long attrs, int coherent_flag)
1633 {
1634         struct page **pages;
1635         size = PAGE_ALIGN(size);
1636
1637         if (coherent_flag == COHERENT || __in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1638                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size, coherent_flag);
1639                 return;
1640         }
1641
1642         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1643         if (!pages) {
1644                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1645                 return;
1646         }
1647
1648         if ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0) {
1649                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
1650                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
1651         }
1652
1653         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1654         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1655 }
1656
1657 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1658                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1659 {
1660         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, NORMAL);
1661 }
1662
1663 void arm_coherent_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1664                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1665 {
1666         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, COHERENT);
1667 }
1668
1669 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1670                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1671                                  size_t size, unsigned long attrs)
1672 {
1673         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1674         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1675
1676         if (!pages)
1677                 return -ENXIO;
1678
1679         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1680                                          GFP_KERNEL);
1681 }
1682
1683 /*
1684  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1685  */
1686 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1687                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1688                           enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1689                           bool is_coherent)
1690 {
1691         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1692         dma_addr_t iova, iova_base;
1693         int ret = 0;
1694         unsigned int count;
1695         struct scatterlist *s;
1696         int prot;
1697
1698         size = PAGE_ALIGN(size);
1699         *handle = ARM_MAPPING_ERROR;
1700
1701         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1702         if (iova == ARM_MAPPING_ERROR)
1703                 return -ENOMEM;
1704
1705         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1706                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1707                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1708
1709                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1710                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1711
1712                 prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1713
1714                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1715                 if (ret < 0)
1716                         goto fail;
1717                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1718                 iova += len;
1719         }
1720         *handle = iova_base;
1721
1722         return 0;
1723 fail:
1724         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1725         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1726         return ret;
1727 }
1728
1729 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1730                      enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1731                      bool is_coherent)
1732 {
1733         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1734         int i, count = 0;
1735         unsigned int offset = s->offset;
1736         unsigned int size = s->offset + s->length;
1737         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1738
1739         for (i = 1; i < nents; i++) {
1740                 s = sg_next(s);
1741
1742                 s->dma_address = ARM_MAPPING_ERROR;
1743                 s->dma_length = 0;
1744
1745                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1746                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1747                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1748                                 goto bad_mapping;
1749
1750                         dma->dma_address += offset;
1751                         dma->dma_length = size - offset;
1752
1753                         size = offset = s->offset;
1754                         start = s;
1755                         dma = sg_next(dma);
1756                         count += 1;
1757                 }
1758                 size += s->length;
1759         }
1760         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1761                 is_coherent) < 0)
1762                 goto bad_mapping;
1763
1764         dma->dma_address += offset;
1765         dma->dma_length = size - offset;
1766
1767         return count+1;
1768
1769 bad_mapping:
1770         for_each_sg(sg, s, count, i)
1771                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1772         return 0;
1773 }
1774
1775 /**
1776  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1777  * @dev: valid struct device pointer
1778  * @sg: list of buffers
1779  * @nents: number of buffers to map
1780  * @dir: DMA transfer direction
1781  *
1782  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1783  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1784  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1785  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1786  */
1787 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1788                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1789 {
1790         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1791 }
1792
1793 /**
1794  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1795  * @dev: valid struct device pointer
1796  * @sg: list of buffers
1797  * @nents: number of buffers to map
1798  * @dir: DMA transfer direction
1799  *
1800  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1801  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1802  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1803  * sg_dma_{address,length}.
1804  */
1805 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1806                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1807 {
1808         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1809 }
1810
1811 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1812                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1813                 unsigned long attrs, bool is_coherent)
1814 {
1815         struct scatterlist *s;
1816         int i;
1817
1818         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1819                 if (sg_dma_len(s))
1820                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1821                                                sg_dma_len(s));
1822                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1823                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1824                                               s->length, dir);
1825         }
1826 }
1827
1828 /**
1829  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1830  * @dev: valid struct device pointer
1831  * @sg: list of buffers
1832  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1833  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1834  *
1835  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1836  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1837  */
1838 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1839                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1840                 unsigned long attrs)
1841 {
1842         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1843 }
1844
1845 /**
1846  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1847  * @dev: valid struct device pointer
1848  * @sg: list of buffers
1849  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1850  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1851  *
1852  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1853  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1854  */
1855 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1856                         enum dma_data_direction dir,
1857                         unsigned long attrs)
1858 {
1859         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1860 }
1861
1862 /**
1863  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1864  * @dev: valid struct device pointer
1865  * @sg: list of buffers
1866  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1867  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1868  */
1869 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1870                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1871 {
1872         struct scatterlist *s;
1873         int i;
1874
1875         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1876                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1877
1878 }
1879
1880 /**
1881  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1882  * @dev: valid struct device pointer
1883  * @sg: list of buffers
1884  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1885  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1886  */
1887 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1888                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1889 {
1890         struct scatterlist *s;
1891         int i;
1892
1893         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1894                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1895 }
1896
1897
1898 /**
1899  * arm_coherent_iommu_map_page
1900  * @dev: valid struct device pointer
1901  * @page: page that buffer resides in
1902  * @offset: offset into page for start of buffer
1903  * @size: size of buffer to map
1904  * @dir: DMA transfer direction
1905  *
1906  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1907  */
1908 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1909              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1910              unsigned long attrs)
1911 {
1912         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1913         dma_addr_t dma_addr;
1914         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1915
1916         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1917         if (dma_addr == ARM_MAPPING_ERROR)
1918                 return dma_addr;
1919
1920         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1921
1922         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1923         if (ret < 0)
1924                 goto fail;
1925
1926         return dma_addr + offset;
1927 fail:
1928         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1929         return ARM_MAPPING_ERROR;
1930 }
1931
1932 /**
1933  * arm_iommu_map_page
1934  * @dev: valid struct device pointer
1935  * @page: page that buffer resides in
1936  * @offset: offset into page for start of buffer
1937  * @size: size of buffer to map
1938  * @dir: DMA transfer direction
1939  *
1940  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1941  */
1942 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1943              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1944              unsigned long attrs)
1945 {
1946         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1947                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1948
1949         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1950 }
1951
1952 /**
1953  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1954  * @dev: valid struct device pointer
1955  * @handle: DMA address of buffer
1956  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1957  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1958  *
1959  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1960  */
1961 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1962                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1963 {
1964         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1965         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1966         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1967         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1968
1969         if (!iova)
1970                 return;
1971
1972         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1973         __free_iova(mapping, iova, len);
1974 }
1975
1976 /**
1977  * arm_iommu_unmap_page
1978  * @dev: valid struct device pointer
1979  * @handle: DMA address of buffer
1980  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1981  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1982  *
1983  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1984  */
1985 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1986                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1987 {
1988         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1989         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1990         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1991         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1992         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1993
1994         if (!iova)
1995                 return;
1996
1997         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1998                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1999
2000         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2001         __free_iova(mapping, iova, len);
2002 }
2003
2004 /**
2005  * arm_iommu_map_resource - map a device resource for DMA
2006  * @dev: valid struct device pointer
2007  * @phys_addr: physical address of resource
2008  * @size: size of resource to map
2009  * @dir: DMA transfer direction
2010  */
2011 static dma_addr_t arm_iommu_map_resource(struct device *dev,
2012                 phys_addr_t phys_addr, size_t size,
2013                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2014 {
2015         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2016         dma_addr_t dma_addr;
2017         int ret, prot;
2018         phys_addr_t addr = phys_addr & PAGE_MASK;
2019         unsigned int offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
2020         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2021
2022         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
2023         if (dma_addr == ARM_MAPPING_ERROR)
2024                 return dma_addr;
2025
2026         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs) | IOMMU_MMIO;
2027
2028         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, addr, len, prot);
2029         if (ret < 0)
2030                 goto fail;
2031
2032         return dma_addr + offset;
2033 fail:
2034         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
2035         return ARM_MAPPING_ERROR;
2036 }
2037
2038 /**
2039  * arm_iommu_unmap_resource - unmap a device DMA resource
2040  * @dev: valid struct device pointer
2041  * @dma_handle: DMA address to resource
2042  * @size: size of resource to map
2043  * @dir: DMA transfer direction
2044  */
2045 static void arm_iommu_unmap_resource(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
2046                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
2047                 unsigned long attrs)
2048 {
2049         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2050         dma_addr_t iova = dma_handle & PAGE_MASK;
2051         unsigned int offset = dma_handle & ~PAGE_MASK;
2052         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2053
2054         if (!iova)
2055                 return;
2056
2057         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2058         __free_iova(mapping, iova, len);
2059 }
2060
2061 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
2062                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2063 {
2064         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2065         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2066         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2067         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2068
2069         if (!iova)
2070                 return;
2071
2072         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2073 }
2074
2075 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
2076                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2077 {
2078         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2079         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2080         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2081         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2082
2083         if (!iova)
2084                 return;
2085
2086         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
2087 }
2088
2089 const struct dma_map_ops iommu_ops = {
2090         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
2091         .free           = arm_iommu_free_attrs,
2092         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
2093         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2094
2095         .map_page               = arm_iommu_map_page,
2096         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
2097         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
2098         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
2099
2100         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
2101         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
2102         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
2103         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
2104
2105         .map_resource           = arm_iommu_map_resource,
2106         .unmap_resource         = arm_iommu_unmap_resource,
2107
2108         .mapping_error          = arm_dma_mapping_error,
2109         .dma_supported          = arm_dma_supported,
2110 };
2111
2112 const struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
2113         .alloc          = arm_coherent_iommu_alloc_attrs,
2114         .free           = arm_coherent_iommu_free_attrs,
2115         .mmap           = arm_coherent_iommu_mmap_attrs,
2116         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2117
2118         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
2119         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
2120
2121         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
2122         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
2123
2124         .map_resource   = arm_iommu_map_resource,
2125         .unmap_resource = arm_iommu_unmap_resource,
2126
2127         .mapping_error          = arm_dma_mapping_error,
2128         .dma_supported          = arm_dma_supported,
2129 };
2130
2131 /**
2132  * arm_iommu_create_mapping
2133  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
2134  * @base: start address of the valid IO address space
2135  * @size: maximum size of the valid IO address space
2136  *
2137  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
2138  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
2139  * mapping with IOMMU aware functions.
2140  *
2141  * The client device need to be attached to the mapping with
2142  * arm_iommu_attach_device function.
2143  */
2144 struct dma_iommu_mapping *
2145 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, u64 size)
2146 {
2147         unsigned int bits = size >> PAGE_SHIFT;
2148         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(bits) * sizeof(long);
2149         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2150         int extensions = 1;
2151         int err = -ENOMEM;
2152
2153         /* currently only 32-bit DMA address space is supported */
2154         if (size > DMA_BIT_MASK(32) + 1)
2155                 return ERR_PTR(-ERANGE);
2156
2157         if (!bitmap_size)
2158                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2159
2160         if (bitmap_size > PAGE_SIZE) {
2161                 extensions = bitmap_size / PAGE_SIZE;
2162                 bitmap_size = PAGE_SIZE;
2163         }
2164
2165         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
2166         if (!mapping)
2167                 goto err;
2168
2169         mapping->bitmap_size = bitmap_size;
2170         mapping->bitmaps = kcalloc(extensions, sizeof(unsigned long *),
2171                                    GFP_KERNEL);
2172         if (!mapping->bitmaps)
2173                 goto err2;
2174
2175         mapping->bitmaps[0] = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
2176         if (!mapping->bitmaps[0])
2177                 goto err3;
2178
2179         mapping->nr_bitmaps = 1;
2180         mapping->extensions = extensions;
2181         mapping->base = base;
2182         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
2183
2184         spin_lock_init(&mapping->lock);
2185
2186         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2187         if (!mapping->domain)
2188                 goto err4;
2189
2190         kref_init(&mapping->kref);
2191         return mapping;
2192 err4:
2193         kfree(mapping->bitmaps[0]);
2194 err3:
2195         kfree(mapping->bitmaps);
2196 err2:
2197         kfree(mapping);
2198 err:
2199         return ERR_PTR(err);
2200 }
2201 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
2202
2203 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
2204 {
2205         int i;
2206         struct dma_iommu_mapping *mapping =
2207                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
2208
2209         iommu_domain_free(mapping->domain);
2210         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++)
2211                 kfree(mapping->bitmaps[i]);
2212         kfree(mapping->bitmaps);
2213         kfree(mapping);
2214 }
2215
2216 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2217 {
2218         int next_bitmap;
2219
2220         if (mapping->nr_bitmaps >= mapping->extensions)
2221                 return -EINVAL;
2222
2223         next_bitmap = mapping->nr_bitmaps;
2224         mapping->bitmaps[next_bitmap] = kzalloc(mapping->bitmap_size,
2225                                                 GFP_ATOMIC);
2226         if (!mapping->bitmaps[next_bitmap])
2227                 return -ENOMEM;
2228
2229         mapping->nr_bitmaps++;
2230
2231         return 0;
2232 }
2233
2234 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2235 {
2236         if (mapping)
2237                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2238 }
2239 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
2240
2241 static int __arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2242                                      struct dma_iommu_mapping *mapping)
2243 {
2244         int err;
2245
2246         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
2247         if (err)
2248                 return err;
2249
2250         kref_get(&mapping->kref);
2251         to_dma_iommu_mapping(dev) = mapping;
2252
2253         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
2254         return 0;
2255 }
2256
2257 /**
2258  * arm_iommu_attach_device
2259  * @dev: valid struct device pointer
2260  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
2261  *      arm_iommu_create_mapping)
2262  *
2263  * Attaches specified io address space mapping to the provided device.
2264  * This replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
2265  * IOMMU aware version.
2266  *
2267  * More than one client might be attached to the same io address space
2268  * mapping.
2269  */
2270 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2271                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
2272 {
2273         int err;
2274
2275         err = __arm_iommu_attach_device(dev, mapping);
2276         if (err)
2277                 return err;
2278
2279         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
2280         return 0;
2281 }
2282 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
2283
2284 /**
2285  * arm_iommu_detach_device
2286  * @dev: valid struct device pointer
2287  *
2288  * Detaches the provided device from a previously attached map.
2289  * This voids the dma operations (dma_map_ops pointer)
2290  */
2291 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2292 {
2293         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2294
2295         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2296         if (!mapping) {
2297                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
2298                 return;
2299         }
2300
2301         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
2302         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2303         to_dma_iommu_mapping(dev) = NULL;
2304         set_dma_ops(dev, arm_get_dma_map_ops(dev->archdata.dma_coherent));
2305
2306         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
2307 }
2308 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
2309
2310 static const struct dma_map_ops *arm_get_iommu_dma_map_ops(bool coherent)
2311 {
2312         return coherent ? &iommu_coherent_ops : &iommu_ops;
2313 }
2314
2315 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2316                                     const struct iommu_ops *iommu)
2317 {
2318         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2319
2320         if (!iommu)
2321                 return false;
2322
2323         mapping = arm_iommu_create_mapping(dev->bus, dma_base, size);
2324         if (IS_ERR(mapping)) {
2325                 pr_warn("Failed to create %llu-byte IOMMU mapping for device %s\n",
2326                                 size, dev_name(dev));
2327                 return false;
2328         }
2329
2330         if (__arm_iommu_attach_device(dev, mapping)) {
2331                 pr_warn("Failed to attached device %s to IOMMU_mapping\n",
2332                                 dev_name(dev));
2333                 arm_iommu_release_mapping(mapping);
2334                 return false;
2335         }
2336
2337         return true;
2338 }
2339
2340 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev)
2341 {
2342         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2343
2344         if (!mapping)
2345                 return;
2346
2347         arm_iommu_detach_device(dev);
2348         arm_iommu_release_mapping(mapping);
2349 }
2350
2351 #else
2352
2353 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2354                                     const struct iommu_ops *iommu)
2355 {
2356         return false;
2357 }
2358
2359 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev) { }
2360
2361 #define arm_get_iommu_dma_map_ops arm_get_dma_map_ops
2362
2363 #endif  /* CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU */
2364
2365 void arch_setup_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2366                         const struct iommu_ops *iommu, bool coherent)
2367 {
2368         const struct dma_map_ops *dma_ops;
2369
2370         dev->archdata.dma_coherent = coherent;
2371
2372         /*
2373          * Don't override the dma_ops if they have already been set. Ideally
2374          * this should be the only location where dma_ops are set, remove this
2375          * check when all other callers of set_dma_ops will have disappeared.
2376          */
2377         if (dev->dma_ops)
2378                 return;
2379
2380         if (arm_setup_iommu_dma_ops(dev, dma_base, size, iommu))
2381                 dma_ops = arm_get_iommu_dma_map_ops(coherent);
2382         else
2383                 dma_ops = arm_get_dma_map_ops(coherent);
2384
2385         set_dma_ops(dev, dma_ops);
2386
2387 #ifdef CONFIG_XEN
2388         if (xen_initial_domain()) {
2389                 dev->archdata.dev_dma_ops = dev->dma_ops;
2390                 dev->dma_ops = xen_dma_ops;
2391         }
2392 #endif
2393         dev->archdata.dma_ops_setup = true;
2394 }
2395
2396 void arch_teardown_dma_ops(struct device *dev)
2397 {
2398         if (!dev->archdata.dma_ops_setup)
2399                 return;
2400
2401         arm_teardown_iommu_dma_ops(dev);
2402 }