Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/dtor/input
[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/bootmem.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/genalloc.h>
16 #include <linux/gfp.h>
17 #include <linux/errno.h>
18 #include <linux/list.h>
19 #include <linux/init.h>
20 #include <linux/device.h>
21 #include <linux/dma-mapping.h>
22 #include <linux/dma-contiguous.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/slab.h>
26 #include <linux/iommu.h>
27 #include <linux/io.h>
28 #include <linux/vmalloc.h>
29 #include <linux/sizes.h>
30 #include <linux/cma.h>
31
32 #include <asm/memory.h>
33 #include <asm/highmem.h>
34 #include <asm/cacheflush.h>
35 #include <asm/tlbflush.h>
36 #include <asm/mach/arch.h>
37 #include <asm/dma-iommu.h>
38 #include <asm/mach/map.h>
39 #include <asm/system_info.h>
40 #include <asm/dma-contiguous.h>
41
42 #include "dma.h"
43 #include "mm.h"
44
45 struct arm_dma_alloc_args {
46         struct device *dev;
47         size_t size;
48         gfp_t gfp;
49         pgprot_t prot;
50         const void *caller;
51         bool want_vaddr;
52         int coherent_flag;
53 };
54
55 struct arm_dma_free_args {
56         struct device *dev;
57         size_t size;
58         void *cpu_addr;
59         struct page *page;
60         bool want_vaddr;
61 };
62
63 #define NORMAL      0
64 #define COHERENT    1
65
66 struct arm_dma_allocator {
67         void *(*alloc)(struct arm_dma_alloc_args *args,
68                        struct page **ret_page);
69         void (*free)(struct arm_dma_free_args *args);
70 };
71
72 struct arm_dma_buffer {
73         struct list_head list;
74         void *virt;
75         struct arm_dma_allocator *allocator;
76 };
77
78 static LIST_HEAD(arm_dma_bufs);
79 static DEFINE_SPINLOCK(arm_dma_bufs_lock);
80
81 static struct arm_dma_buffer *arm_dma_buffer_find(void *virt)
82 {
83         struct arm_dma_buffer *buf, *found = NULL;
84         unsigned long flags;
85
86         spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
87         list_for_each_entry(buf, &arm_dma_bufs, list) {
88                 if (buf->virt == virt) {
89                         list_del(&buf->list);
90                         found = buf;
91                         break;
92                 }
93         }
94         spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
95         return found;
96 }
97
98 /*
99  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
100  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
101  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
102  * represent the transitions between these two ownership states.
103  *
104  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
105  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
106  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
107  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
108  *
109  */
110 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
111                 size_t, enum dma_data_direction);
112 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
113                 size_t, enum dma_data_direction);
114
115 /**
116  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
117  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
118  * @page: page that buffer resides in
119  * @offset: offset into page for start of buffer
120  * @size: size of buffer to map
121  * @dir: DMA transfer direction
122  *
123  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
124  * or written back.
125  *
126  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
127  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
128  */
129 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
130              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
131              unsigned long attrs)
132 {
133         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
134                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
135         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
136 }
137
138 static dma_addr_t arm_coherent_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
139              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
140              unsigned long attrs)
141 {
142         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
143 }
144
145 /**
146  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
147  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
148  * @handle: DMA address of buffer
149  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
150  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
151  *
152  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
153  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
154  * All other usages are undefined.
155  *
156  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
157  * whatever the device wrote there.
158  */
159 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
160                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
161 {
162         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
163                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
164                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
165 }
166
167 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
168                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
169 {
170         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
171         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
172         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
173 }
174
175 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
176                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
177 {
178         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
179         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
180         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
181 }
182
183 const struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
184         .alloc                  = arm_dma_alloc,
185         .free                   = arm_dma_free,
186         .mmap                   = arm_dma_mmap,
187         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
188         .map_page               = arm_dma_map_page,
189         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
190         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
191         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
192         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
193         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
194         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
195         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
196 };
197 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
198
199 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
200         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs);
201 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
202                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs);
203 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
204                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
205                  unsigned long attrs);
206
207 const struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
208         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
209         .free                   = arm_coherent_dma_free,
210         .mmap                   = arm_coherent_dma_mmap,
211         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
212         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
213         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
214 };
215 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
216
217 static int __dma_supported(struct device *dev, u64 mask, bool warn)
218 {
219         unsigned long max_dma_pfn;
220
221         /*
222          * If the mask allows for more memory than we can address,
223          * and we actually have that much memory, then we must
224          * indicate that DMA to this device is not supported.
225          */
226         if (sizeof(mask) != sizeof(dma_addr_t) &&
227             mask > (dma_addr_t)~0 &&
228             dma_to_pfn(dev, ~0) < max_pfn - 1) {
229                 if (warn) {
230                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx is larger than dma_addr_t allows\n",
231                                  mask);
232                         dev_warn(dev, "Driver did not use or check the return value from dma_set_coherent_mask()?\n");
233                 }
234                 return 0;
235         }
236
237         max_dma_pfn = min(max_pfn, arm_dma_pfn_limit);
238
239         /*
240          * Translate the device's DMA mask to a PFN limit.  This
241          * PFN number includes the page which we can DMA to.
242          */
243         if (dma_to_pfn(dev, mask) < max_dma_pfn) {
244                 if (warn)
245                         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",
246                                  mask,
247                                  dma_to_pfn(dev, 0), dma_to_pfn(dev, mask) + 1,
248                                  max_dma_pfn + 1);
249                 return 0;
250         }
251
252         return 1;
253 }
254
255 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
256 {
257         u64 mask = (u64)DMA_BIT_MASK(32);
258
259         if (dev) {
260                 mask = dev->coherent_dma_mask;
261
262                 /*
263                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
264                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
265                  */
266                 if (mask == 0) {
267                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
268                         return 0;
269                 }
270
271                 if (!__dma_supported(dev, mask, true))
272                         return 0;
273         }
274
275         return mask;
276 }
277
278 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size, int coherent_flag)
279 {
280         /*
281          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
282          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
283          */
284         if (PageHighMem(page)) {
285                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
286                 phys_addr_t end = base + size;
287                 while (size > 0) {
288                         void *ptr = kmap_atomic(page);
289                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
290                         if (coherent_flag != COHERENT)
291                                 dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
292                         kunmap_atomic(ptr);
293                         page++;
294                         size -= PAGE_SIZE;
295                 }
296                 if (coherent_flag != COHERENT)
297                         outer_flush_range(base, end);
298         } else {
299                 void *ptr = page_address(page);
300                 memset(ptr, 0, size);
301                 if (coherent_flag != COHERENT) {
302                         dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
303                         outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
304                 }
305         }
306 }
307
308 /*
309  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
310  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
311  */
312 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
313                                        gfp_t gfp, int coherent_flag)
314 {
315         unsigned long order = get_order(size);
316         struct page *page, *p, *e;
317
318         page = alloc_pages(gfp, order);
319         if (!page)
320                 return NULL;
321
322         /*
323          * Now split the huge page and free the excess pages
324          */
325         split_page(page, order);
326         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
327                 __free_page(p);
328
329         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
330
331         return page;
332 }
333
334 /*
335  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
336  */
337 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
338 {
339         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
340
341         while (page < e) {
342                 __free_page(page);
343                 page++;
344         }
345 }
346
347 #ifdef CONFIG_MMU
348
349 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
350                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
351                                      const void *caller, bool want_vaddr,
352                                      int coherent_flag, gfp_t gfp);
353
354 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
355                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
356                                  const void *caller, bool want_vaddr);
357
358 static void *
359 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
360         const void *caller)
361 {
362         /*
363          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
364          * set VM_USERMAP flags too.
365          */
366         return dma_common_contiguous_remap(page, size,
367                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
368                         prot, caller);
369 }
370
371 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
372 {
373         dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
374                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
375 }
376
377 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
378 static struct gen_pool *atomic_pool;
379
380 static size_t atomic_pool_size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE;
381
382 static int __init early_coherent_pool(char *p)
383 {
384         atomic_pool_size = memparse(p, &p);
385         return 0;
386 }
387 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
388
389 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
390 {
391         /*
392          * Catch any attempt to set the pool size too late.
393          */
394         BUG_ON(atomic_pool);
395
396         /*
397          * Set architecture specific coherent pool size only if
398          * it has not been changed by kernel command line parameter.
399          */
400         if (atomic_pool_size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
401                 atomic_pool_size = size;
402 }
403
404 /*
405  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
406  */
407 static int __init atomic_pool_init(void)
408 {
409         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(PAGE_KERNEL);
410         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
411         struct page *page;
412         void *ptr;
413
414         atomic_pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, -1);
415         if (!atomic_pool)
416                 goto out;
417         /*
418          * The atomic pool is only used for non-coherent allocations
419          * so we must pass NORMAL for coherent_flag.
420          */
421         if (dev_get_cma_area(NULL))
422                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, atomic_pool_size, prot,
423                                       &page, atomic_pool_init, true, NORMAL,
424                                       GFP_KERNEL);
425         else
426                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, atomic_pool_size, gfp, prot,
427                                            &page, atomic_pool_init, true);
428         if (ptr) {
429                 int ret;
430
431                 ret = gen_pool_add_virt(atomic_pool, (unsigned long)ptr,
432                                         page_to_phys(page),
433                                         atomic_pool_size, -1);
434                 if (ret)
435                         goto destroy_genpool;
436
437                 gen_pool_set_algo(atomic_pool,
438                                 gen_pool_first_fit_order_align,
439                                 (void *)PAGE_SHIFT);
440                 pr_info("DMA: preallocated %zu KiB pool for atomic coherent allocations\n",
441                        atomic_pool_size / 1024);
442                 return 0;
443         }
444
445 destroy_genpool:
446         gen_pool_destroy(atomic_pool);
447         atomic_pool = NULL;
448 out:
449         pr_err("DMA: failed to allocate %zu KiB pool for atomic coherent allocation\n",
450                atomic_pool_size / 1024);
451         return -ENOMEM;
452 }
453 /*
454  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
455  */
456 postcore_initcall(atomic_pool_init);
457
458 struct dma_contig_early_reserve {
459         phys_addr_t base;
460         unsigned long size;
461 };
462
463 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
464
465 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
466
467 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
468 {
469         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
470         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
471         dma_mmu_remap_num++;
472 }
473
474 void __init dma_contiguous_remap(void)
475 {
476         int i;
477         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
478                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
479                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
480                 struct map_desc map;
481                 unsigned long addr;
482
483                 if (end > arm_lowmem_limit)
484                         end = arm_lowmem_limit;
485                 if (start >= end)
486                         continue;
487
488                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
489                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
490                 map.length = end - start;
491                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
492
493                 /*
494                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
495                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
496                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
497                  *
498                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
499                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
500                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
501                  */
502                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
503                      addr += PMD_SIZE)
504                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
505
506                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
507                                        __phys_to_virt(end));
508
509                 iotable_init(&map, 1);
510         }
511 }
512
513 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
514                             void *data)
515 {
516         struct page *page = virt_to_page(addr);
517         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
518
519         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
520         return 0;
521 }
522
523 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
524 {
525         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
526         unsigned end = start + size;
527
528         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
529         flush_tlb_kernel_range(start, end);
530 }
531
532 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
533                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
534                                  const void *caller, bool want_vaddr)
535 {
536         struct page *page;
537         void *ptr = NULL;
538         /*
539          * __alloc_remap_buffer is only called when the device is
540          * non-coherent
541          */
542         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, NORMAL);
543         if (!page)
544                 return NULL;
545         if (!want_vaddr)
546                 goto out;
547
548         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
549         if (!ptr) {
550                 __dma_free_buffer(page, size);
551                 return NULL;
552         }
553
554  out:
555         *ret_page = page;
556         return ptr;
557 }
558
559 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
560 {
561         unsigned long val;
562         void *ptr = NULL;
563
564         if (!atomic_pool) {
565                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
566                 return NULL;
567         }
568
569         val = gen_pool_alloc(atomic_pool, size);
570         if (val) {
571                 phys_addr_t phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, val);
572
573                 *ret_page = phys_to_page(phys);
574                 ptr = (void *)val;
575         }
576
577         return ptr;
578 }
579
580 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
581 {
582         return addr_in_gen_pool(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
583 }
584
585 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
586 {
587         if (!__in_atomic_pool(start, size))
588                 return 0;
589
590         gen_pool_free(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
591
592         return 1;
593 }
594
595 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
596                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
597                                      const void *caller, bool want_vaddr,
598                                      int coherent_flag, gfp_t gfp)
599 {
600         unsigned long order = get_order(size);
601         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
602         struct page *page;
603         void *ptr = NULL;
604
605         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order, gfp);
606         if (!page)
607                 return NULL;
608
609         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
610
611         if (!want_vaddr)
612                 goto out;
613
614         if (PageHighMem(page)) {
615                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
616                 if (!ptr) {
617                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
618                         return NULL;
619                 }
620         } else {
621                 __dma_remap(page, size, prot);
622                 ptr = page_address(page);
623         }
624
625  out:
626         *ret_page = page;
627         return ptr;
628 }
629
630 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
631                                    void *cpu_addr, size_t size, bool want_vaddr)
632 {
633         if (want_vaddr) {
634                 if (PageHighMem(page))
635                         __dma_free_remap(cpu_addr, size);
636                 else
637                         __dma_remap(page, size, PAGE_KERNEL);
638         }
639         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
640 }
641
642 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(unsigned long attrs, pgprot_t prot)
643 {
644         prot = (attrs & DMA_ATTR_WRITE_COMBINE) ?
645                         pgprot_writecombine(prot) :
646                         pgprot_dmacoherent(prot);
647         return prot;
648 }
649
650 #define nommu() 0
651
652 #else   /* !CONFIG_MMU */
653
654 #define nommu() 1
655
656 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)                           __pgprot(0)
657 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c, wv)  NULL
658 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
659 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret, c, wv, coherent_flag, gfp)        NULL
660 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
661 #define __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size, wv)   do { } while (0)
662 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
663
664 #endif  /* CONFIG_MMU */
665
666 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
667                                    struct page **ret_page)
668 {
669         struct page *page;
670         /* __alloc_simple_buffer is only called when the device is coherent */
671         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, COHERENT);
672         if (!page)
673                 return NULL;
674
675         *ret_page = page;
676         return page_address(page);
677 }
678
679 static void *simple_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
680                                     struct page **ret_page)
681 {
682         return __alloc_simple_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
683                                      ret_page);
684 }
685
686 static void simple_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
687 {
688         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
689 }
690
691 static struct arm_dma_allocator simple_allocator = {
692         .alloc = simple_allocator_alloc,
693         .free = simple_allocator_free,
694 };
695
696 static void *cma_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
697                                  struct page **ret_page)
698 {
699         return __alloc_from_contiguous(args->dev, args->size, args->prot,
700                                        ret_page, args->caller,
701                                        args->want_vaddr, args->coherent_flag,
702                                        args->gfp);
703 }
704
705 static void cma_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
706 {
707         __free_from_contiguous(args->dev, args->page, args->cpu_addr,
708                                args->size, args->want_vaddr);
709 }
710
711 static struct arm_dma_allocator cma_allocator = {
712         .alloc = cma_allocator_alloc,
713         .free = cma_allocator_free,
714 };
715
716 static void *pool_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
717                                   struct page **ret_page)
718 {
719         return __alloc_from_pool(args->size, ret_page);
720 }
721
722 static void pool_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
723 {
724         __free_from_pool(args->cpu_addr, args->size);
725 }
726
727 static struct arm_dma_allocator pool_allocator = {
728         .alloc = pool_allocator_alloc,
729         .free = pool_allocator_free,
730 };
731
732 static void *remap_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
733                                    struct page **ret_page)
734 {
735         return __alloc_remap_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
736                                     args->prot, ret_page, args->caller,
737                                     args->want_vaddr);
738 }
739
740 static void remap_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
741 {
742         if (args->want_vaddr)
743                 __dma_free_remap(args->cpu_addr, args->size);
744
745         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
746 }
747
748 static struct arm_dma_allocator remap_allocator = {
749         .alloc = remap_allocator_alloc,
750         .free = remap_allocator_free,
751 };
752
753 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
754                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent,
755                          unsigned long attrs, const void *caller)
756 {
757         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
758         struct page *page = NULL;
759         void *addr;
760         bool allowblock, cma;
761         struct arm_dma_buffer *buf;
762         struct arm_dma_alloc_args args = {
763                 .dev = dev,
764                 .size = PAGE_ALIGN(size),
765                 .gfp = gfp,
766                 .prot = prot,
767                 .caller = caller,
768                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
769                 .coherent_flag = is_coherent ? COHERENT : NORMAL,
770         };
771
772 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
773         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
774         if (limit && size >= limit) {
775                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
776                         size, mask);
777                 return NULL;
778         }
779 #endif
780
781         if (!mask)
782                 return NULL;
783
784         buf = kzalloc(sizeof(*buf),
785                       gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_DMA32 | __GFP_HIGHMEM));
786         if (!buf)
787                 return NULL;
788
789         if (mask < 0xffffffffULL)
790                 gfp |= GFP_DMA;
791
792         /*
793          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
794          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
795          * handle them.  The real problem is that this flag probably
796          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
797          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
798          */
799         gfp &= ~(__GFP_COMP);
800         args.gfp = gfp;
801
802         *handle = DMA_ERROR_CODE;
803         allowblock = gfpflags_allow_blocking(gfp);
804         cma = allowblock ? dev_get_cma_area(dev) : false;
805
806         if (cma)
807                 buf->allocator = &cma_allocator;
808         else if (nommu() || is_coherent)
809                 buf->allocator = &simple_allocator;
810         else if (allowblock)
811                 buf->allocator = &remap_allocator;
812         else
813                 buf->allocator = &pool_allocator;
814
815         addr = buf->allocator->alloc(&args, &page);
816
817         if (page) {
818                 unsigned long flags;
819
820                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
821                 buf->virt = args.want_vaddr ? addr : page;
822
823                 spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
824                 list_add(&buf->list, &arm_dma_bufs);
825                 spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
826         } else {
827                 kfree(buf);
828         }
829
830         return args.want_vaddr ? addr : page;
831 }
832
833 /*
834  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
835  * virtual and bus address for that space.
836  */
837 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
838                     gfp_t gfp, unsigned long attrs)
839 {
840         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
841
842         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
843                            attrs, __builtin_return_address(0));
844 }
845
846 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
847         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
848 {
849         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, PAGE_KERNEL, true,
850                            attrs, __builtin_return_address(0));
851 }
852
853 static int __arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
854                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
855                  unsigned long attrs)
856 {
857         int ret = -ENXIO;
858 #ifdef CONFIG_MMU
859         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
860         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
861         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
862         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
863
864         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
865                 return ret;
866
867         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
868                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
869                                       pfn + off,
870                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
871                                       vma->vm_page_prot);
872         }
873 #else
874         ret = vm_iomap_memory(vma, vma->vm_start,
875                               (vma->vm_end - vma->vm_start));
876 #endif  /* CONFIG_MMU */
877
878         return ret;
879 }
880
881 /*
882  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
883  */
884 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
885                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
886                  unsigned long attrs)
887 {
888         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
889 }
890
891 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
892                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
893                  unsigned long attrs)
894 {
895 #ifdef CONFIG_MMU
896         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
897 #endif  /* CONFIG_MMU */
898         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
899 }
900
901 /*
902  * Free a buffer as defined by the above mapping.
903  */
904 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
905                            dma_addr_t handle, unsigned long attrs,
906                            bool is_coherent)
907 {
908         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
909         struct arm_dma_buffer *buf;
910         struct arm_dma_free_args args = {
911                 .dev = dev,
912                 .size = PAGE_ALIGN(size),
913                 .cpu_addr = cpu_addr,
914                 .page = page,
915                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
916         };
917
918         buf = arm_dma_buffer_find(cpu_addr);
919         if (WARN(!buf, "Freeing invalid buffer %p\n", cpu_addr))
920                 return;
921
922         buf->allocator->free(&args);
923         kfree(buf);
924 }
925
926 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
927                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
928 {
929         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
930 }
931
932 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
933                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
934 {
935         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
936 }
937
938 /*
939  * The whole dma_get_sgtable() idea is fundamentally unsafe - it seems
940  * that the intention is to allow exporting memory allocated via the
941  * coherent DMA APIs through the dma_buf API, which only accepts a
942  * scattertable.  This presents a couple of problems:
943  * 1. Not all memory allocated via the coherent DMA APIs is backed by
944  *    a struct page
945  * 2. Passing coherent DMA memory into the streaming APIs is not allowed
946  *    as we will try to flush the memory through a different alias to that
947  *    actually being used (and the flushes are redundant.)
948  */
949 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
950                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
951                  unsigned long attrs)
952 {
953         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, handle);
954         struct page *page;
955         int ret;
956
957         /* If the PFN is not valid, we do not have a struct page */
958         if (!pfn_valid(pfn))
959                 return -ENXIO;
960
961         page = pfn_to_page(pfn);
962
963         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
964         if (unlikely(ret))
965                 return ret;
966
967         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
968         return 0;
969 }
970
971 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
972         size_t size, enum dma_data_direction dir,
973         void (*op)(const void *, size_t, int))
974 {
975         unsigned long pfn;
976         size_t left = size;
977
978         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
979         offset %= PAGE_SIZE;
980
981         /*
982          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
983          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
984          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
985          * optimized out.
986          */
987         do {
988                 size_t len = left;
989                 void *vaddr;
990
991                 page = pfn_to_page(pfn);
992
993                 if (PageHighMem(page)) {
994                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
995                                 len = PAGE_SIZE - offset;
996
997                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
998                                 vaddr = kmap_atomic(page);
999                                 op(vaddr + offset, len, dir);
1000                                 kunmap_atomic(vaddr);
1001                         } else {
1002                                 vaddr = kmap_high_get(page);
1003                                 if (vaddr) {
1004                                         op(vaddr + offset, len, dir);
1005                                         kunmap_high(page);
1006                                 }
1007                         }
1008                 } else {
1009                         vaddr = page_address(page) + offset;
1010                         op(vaddr, len, dir);
1011                 }
1012                 offset = 0;
1013                 pfn++;
1014                 left -= len;
1015         } while (left);
1016 }
1017
1018 /*
1019  * Make an area consistent for devices.
1020  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
1021  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
1022  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
1023  */
1024 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
1025         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1026 {
1027         phys_addr_t paddr;
1028
1029         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
1030
1031         paddr = page_to_phys(page) + off;
1032         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
1033                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1034         } else {
1035                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
1036         }
1037         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
1038 }
1039
1040 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
1041         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1042 {
1043         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + off;
1044
1045         /* FIXME: non-speculating: not required */
1046         /* in any case, don't bother invalidating if DMA to device */
1047         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
1048                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1049
1050                 dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
1051         }
1052
1053         /*
1054          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
1055          */
1056         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
1057                 unsigned long pfn;
1058                 size_t left = size;
1059
1060                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
1061                 off %= PAGE_SIZE;
1062                 if (off) {
1063                         pfn++;
1064                         left -= PAGE_SIZE - off;
1065                 }
1066                 while (left >= PAGE_SIZE) {
1067                         page = pfn_to_page(pfn++);
1068                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
1069                         left -= PAGE_SIZE;
1070                 }
1071         }
1072 }
1073
1074 /**
1075  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1076  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1077  * @sg: list of buffers
1078  * @nents: number of buffers to map
1079  * @dir: DMA transfer direction
1080  *
1081  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1082  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
1083  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
1084  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
1085  * sg_dma_{address,length}.
1086  *
1087  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
1088  * here.
1089  */
1090 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1091                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1092 {
1093         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1094         struct scatterlist *s;
1095         int i, j;
1096
1097         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1098 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
1099                 s->dma_length = s->length;
1100 #endif
1101                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
1102                                                 s->length, dir, attrs);
1103                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
1104                         goto bad_mapping;
1105         }
1106         return nents;
1107
1108  bad_mapping:
1109         for_each_sg(sg, s, i, j)
1110                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1111         return 0;
1112 }
1113
1114 /**
1115  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1116  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1117  * @sg: list of buffers
1118  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1119  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1120  *
1121  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1122  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1123  */
1124 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1125                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1126 {
1127         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1128         struct scatterlist *s;
1129
1130         int i;
1131
1132         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1133                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1134 }
1135
1136 /**
1137  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
1138  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1139  * @sg: list of buffers
1140  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1141  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1142  */
1143 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1144                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1145 {
1146         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1147         struct scatterlist *s;
1148         int i;
1149
1150         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1151                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1152                                          dir);
1153 }
1154
1155 /**
1156  * arm_dma_sync_sg_for_device
1157  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1158  * @sg: list of buffers
1159  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1160  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1161  */
1162 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1163                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1164 {
1165         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1166         struct scatterlist *s;
1167         int i;
1168
1169         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1170                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1171                                             dir);
1172 }
1173
1174 /*
1175  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
1176  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
1177  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
1178  * to this function.
1179  */
1180 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
1181 {
1182         return __dma_supported(dev, mask, false);
1183 }
1184 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
1185
1186 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
1187
1188 static int __init dma_debug_do_init(void)
1189 {
1190         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
1191         return 0;
1192 }
1193 core_initcall(dma_debug_do_init);
1194
1195 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1196
1197 static int __dma_info_to_prot(enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1198 {
1199         int prot = 0;
1200
1201         if (attrs & DMA_ATTR_PRIVILEGED)
1202                 prot |= IOMMU_PRIV;
1203
1204         switch (dir) {
1205         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1206                 return prot | IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1207         case DMA_TO_DEVICE:
1208                 return prot | IOMMU_READ;
1209         case DMA_FROM_DEVICE:
1210                 return prot | IOMMU_WRITE;
1211         default:
1212                 return prot;
1213         }
1214 }
1215
1216 /* IOMMU */
1217
1218 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping);
1219
1220 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1221                                       size_t size)
1222 {
1223         unsigned int order = get_order(size);
1224         unsigned int align = 0;
1225         unsigned int count, start;
1226         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1227         unsigned long flags;
1228         dma_addr_t iova;
1229         int i;
1230
1231         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1232                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1233
1234         count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1235         align = (1 << order) - 1;
1236
1237         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1238         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++) {
1239                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1240                                 mapping->bits, 0, count, align);
1241
1242                 if (start > mapping->bits)
1243                         continue;
1244
1245                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1246                 break;
1247         }
1248
1249         /*
1250          * No unused range found. Try to extend the existing mapping
1251          * and perform a second attempt to reserve an IO virtual
1252          * address range of size bytes.
1253          */
1254         if (i == mapping->nr_bitmaps) {
1255                 if (extend_iommu_mapping(mapping)) {
1256                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1257                         return DMA_ERROR_CODE;
1258                 }
1259
1260                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1261                                 mapping->bits, 0, count, align);
1262
1263                 if (start > mapping->bits) {
1264                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1265                         return DMA_ERROR_CODE;
1266                 }
1267
1268                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1269         }
1270         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1271
1272         iova = mapping->base + (mapping_size * i);
1273         iova += start << PAGE_SHIFT;
1274
1275         return iova;
1276 }
1277
1278 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1279                                dma_addr_t addr, size_t size)
1280 {
1281         unsigned int start, count;
1282         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1283         unsigned long flags;
1284         dma_addr_t bitmap_base;
1285         u32 bitmap_index;
1286
1287         if (!size)
1288                 return;
1289
1290         bitmap_index = (u32) (addr - mapping->base) / (u32) mapping_size;
1291         BUG_ON(addr < mapping->base || bitmap_index > mapping->extensions);
1292
1293         bitmap_base = mapping->base + mapping_size * bitmap_index;
1294
1295         start = (addr - bitmap_base) >> PAGE_SHIFT;
1296
1297         if (addr + size > bitmap_base + mapping_size) {
1298                 /*
1299                  * The address range to be freed reaches into the iova
1300                  * range of the next bitmap. This should not happen as
1301                  * we don't allow this in __alloc_iova (at the
1302                  * moment).
1303                  */
1304                 BUG();
1305         } else
1306                 count = size >> PAGE_SHIFT;
1307
1308         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1309         bitmap_clear(mapping->bitmaps[bitmap_index], start, count);
1310         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1311 }
1312
1313 /* We'll try 2M, 1M, 64K, and finally 4K; array must end with 0! */
1314 static const int iommu_order_array[] = { 9, 8, 4, 0 };
1315
1316 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1317                                           gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1318                                           int coherent_flag)
1319 {
1320         struct page **pages;
1321         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1322         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1323         int i = 0;
1324         int order_idx = 0;
1325
1326         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1327                 pages = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
1328         else
1329                 pages = vzalloc(array_size);
1330         if (!pages)
1331                 return NULL;
1332
1333         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS)
1334         {
1335                 unsigned long order = get_order(size);
1336                 struct page *page;
1337
1338                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order, gfp);
1339                 if (!page)
1340                         goto error;
1341
1342                 __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
1343
1344                 for (i = 0; i < count; i++)
1345                         pages[i] = page + i;
1346
1347                 return pages;
1348         }
1349
1350         /* Go straight to 4K chunks if caller says it's OK. */
1351         if (attrs & DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES)
1352                 order_idx = ARRAY_SIZE(iommu_order_array) - 1;
1353
1354         /*
1355          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1356          */
1357         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1358
1359         while (count) {
1360                 int j, order;
1361
1362                 order = iommu_order_array[order_idx];
1363
1364                 /* Drop down when we get small */
1365                 if (__fls(count) < order) {
1366                         order_idx++;
1367                         continue;
1368                 }
1369
1370                 if (order) {
1371                         /* See if it's easy to allocate a high-order chunk */
1372                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NORETRY, order);
1373
1374                         /* Go down a notch at first sign of pressure */
1375                         if (!pages[i]) {
1376                                 order_idx++;
1377                                 continue;
1378                         }
1379                 } else {
1380                         pages[i] = alloc_pages(gfp, 0);
1381                         if (!pages[i])
1382                                 goto error;
1383                 }
1384
1385                 if (order) {
1386                         split_page(pages[i], order);
1387                         j = 1 << order;
1388                         while (--j)
1389                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1390                 }
1391
1392                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order, coherent_flag);
1393                 i += 1 << order;
1394                 count -= 1 << order;
1395         }
1396
1397         return pages;
1398 error:
1399         while (i--)
1400                 if (pages[i])
1401                         __free_pages(pages[i], 0);
1402         kvfree(pages);
1403         return NULL;
1404 }
1405
1406 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1407                                size_t size, unsigned long attrs)
1408 {
1409         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1410         int i;
1411
1412         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS) {
1413                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1414         } else {
1415                 for (i = 0; i < count; i++)
1416                         if (pages[i])
1417                                 __free_pages(pages[i], 0);
1418         }
1419
1420         kvfree(pages);
1421         return 0;
1422 }
1423
1424 /*
1425  * Create a CPU mapping for a specified pages
1426  */
1427 static void *
1428 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1429                     const void *caller)
1430 {
1431         return dma_common_pages_remap(pages, size,
1432                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP, prot, caller);
1433 }
1434
1435 /*
1436  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1437  */
1438 static dma_addr_t
1439 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size,
1440                        unsigned long attrs)
1441 {
1442         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1443         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1444         dma_addr_t dma_addr, iova;
1445         int i;
1446
1447         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1448         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1449                 return dma_addr;
1450
1451         iova = dma_addr;
1452         for (i = 0; i < count; ) {
1453                 int ret;
1454
1455                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1456                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1457                 unsigned int len, j;
1458
1459                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1460                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1461                                 break;
1462
1463                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1464                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1465                                 __dma_info_to_prot(DMA_BIDIRECTIONAL, attrs));
1466                 if (ret < 0)
1467                         goto fail;
1468                 iova += len;
1469                 i = j;
1470         }
1471         return dma_addr;
1472 fail:
1473         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1474         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1475         return DMA_ERROR_CODE;
1476 }
1477
1478 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1479 {
1480         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1481
1482         /*
1483          * add optional in-page offset from iova to size and align
1484          * result to page size
1485          */
1486         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1487         iova &= PAGE_MASK;
1488
1489         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1490         __free_iova(mapping, iova, size);
1491         return 0;
1492 }
1493
1494 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1495 {
1496         struct page *page;
1497         phys_addr_t phys;
1498
1499         phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, (unsigned long)addr);
1500         page = phys_to_page(phys);
1501
1502         return (struct page **)page;
1503 }
1504
1505 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, unsigned long attrs)
1506 {
1507         struct vm_struct *area;
1508
1509         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1510                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1511
1512         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1513                 return cpu_addr;
1514
1515         area = find_vm_area(cpu_addr);
1516         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1517                 return area->pages;
1518         return NULL;
1519 }
1520
1521 static void *__iommu_alloc_simple(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
1522                                   dma_addr_t *handle, int coherent_flag,
1523                                   unsigned long attrs)
1524 {
1525         struct page *page;
1526         void *addr;
1527
1528         if (coherent_flag  == COHERENT)
1529                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
1530         else
1531                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1532         if (!addr)
1533                 return NULL;
1534
1535         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size, attrs);
1536         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1537                 goto err_mapping;
1538
1539         return addr;
1540
1541 err_mapping:
1542         __free_from_pool(addr, size);
1543         return NULL;
1544 }
1545
1546 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1547                         dma_addr_t handle, size_t size, int coherent_flag)
1548 {
1549         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1550         if (coherent_flag == COHERENT)
1551                 __dma_free_buffer(virt_to_page(cpu_addr), size);
1552         else
1553                 __free_from_pool(cpu_addr, size);
1554 }
1555
1556 static void *__arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1557             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1558             int coherent_flag)
1559 {
1560         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
1561         struct page **pages;
1562         void *addr = NULL;
1563
1564         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1565         size = PAGE_ALIGN(size);
1566
1567         if (coherent_flag  == COHERENT || !gfpflags_allow_blocking(gfp))
1568                 return __iommu_alloc_simple(dev, size, gfp, handle,
1569                                             coherent_flag, attrs);
1570
1571         /*
1572          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1573          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1574          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1575          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1576          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1577          */
1578         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1579
1580         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs, coherent_flag);
1581         if (!pages)
1582                 return NULL;
1583
1584         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size, attrs);
1585         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1586                 goto err_buffer;
1587
1588         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1589                 return pages;
1590
1591         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1592                                    __builtin_return_address(0));
1593         if (!addr)
1594                 goto err_mapping;
1595
1596         return addr;
1597
1598 err_mapping:
1599         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1600 err_buffer:
1601         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1602         return NULL;
1603 }
1604
1605 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1606             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1607 {
1608         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, NORMAL);
1609 }
1610
1611 static void *arm_coherent_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1612                     dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1613 {
1614         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, COHERENT);
1615 }
1616
1617 static int __arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1618                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1619                     unsigned long attrs)
1620 {
1621         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1622         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1623         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1624         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1625         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
1626
1627         if (!pages)
1628                 return -ENXIO;
1629
1630         if (off >= nr_pages || (usize >> PAGE_SHIFT) > nr_pages - off)
1631                 return -ENXIO;
1632
1633         pages += off;
1634
1635         do {
1636                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1637                 if (ret) {
1638                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1639                         return ret;
1640                 }
1641                 uaddr += PAGE_SIZE;
1642                 usize -= PAGE_SIZE;
1643         } while (usize > 0);
1644
1645         return 0;
1646 }
1647 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1648                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1649                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1650 {
1651         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1652
1653         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1654 }
1655
1656 static int arm_coherent_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1657                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1658                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1659 {
1660         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1661 }
1662
1663 /*
1664  * free a page as defined by the above mapping.
1665  * Must not be called with IRQs disabled.
1666  */
1667 void __arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1668         dma_addr_t handle, unsigned long attrs, int coherent_flag)
1669 {
1670         struct page **pages;
1671         size = PAGE_ALIGN(size);
1672
1673         if (coherent_flag == COHERENT || __in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1674                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size, coherent_flag);
1675                 return;
1676         }
1677
1678         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1679         if (!pages) {
1680                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1681                 return;
1682         }
1683
1684         if ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0) {
1685                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
1686                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
1687         }
1688
1689         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1690         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1691 }
1692
1693 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1694                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1695 {
1696         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, NORMAL);
1697 }
1698
1699 void arm_coherent_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1700                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1701 {
1702         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, COHERENT);
1703 }
1704
1705 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1706                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1707                                  size_t size, unsigned long attrs)
1708 {
1709         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1710         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1711
1712         if (!pages)
1713                 return -ENXIO;
1714
1715         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1716                                          GFP_KERNEL);
1717 }
1718
1719 /*
1720  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1721  */
1722 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1723                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1724                           enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1725                           bool is_coherent)
1726 {
1727         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1728         dma_addr_t iova, iova_base;
1729         int ret = 0;
1730         unsigned int count;
1731         struct scatterlist *s;
1732         int prot;
1733
1734         size = PAGE_ALIGN(size);
1735         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1736
1737         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1738         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1739                 return -ENOMEM;
1740
1741         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1742                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1743                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1744
1745                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1746                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1747
1748                 prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1749
1750                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1751                 if (ret < 0)
1752                         goto fail;
1753                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1754                 iova += len;
1755         }
1756         *handle = iova_base;
1757
1758         return 0;
1759 fail:
1760         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1761         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1762         return ret;
1763 }
1764
1765 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1766                      enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1767                      bool is_coherent)
1768 {
1769         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1770         int i, count = 0;
1771         unsigned int offset = s->offset;
1772         unsigned int size = s->offset + s->length;
1773         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1774
1775         for (i = 1; i < nents; i++) {
1776                 s = sg_next(s);
1777
1778                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1779                 s->dma_length = 0;
1780
1781                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1782                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1783                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1784                                 goto bad_mapping;
1785
1786                         dma->dma_address += offset;
1787                         dma->dma_length = size - offset;
1788
1789                         size = offset = s->offset;
1790                         start = s;
1791                         dma = sg_next(dma);
1792                         count += 1;
1793                 }
1794                 size += s->length;
1795         }
1796         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1797                 is_coherent) < 0)
1798                 goto bad_mapping;
1799
1800         dma->dma_address += offset;
1801         dma->dma_length = size - offset;
1802
1803         return count+1;
1804
1805 bad_mapping:
1806         for_each_sg(sg, s, count, i)
1807                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1808         return 0;
1809 }
1810
1811 /**
1812  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1813  * @dev: valid struct device pointer
1814  * @sg: list of buffers
1815  * @nents: number of buffers to map
1816  * @dir: DMA transfer direction
1817  *
1818  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1819  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1820  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1821  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1822  */
1823 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1824                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1825 {
1826         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1827 }
1828
1829 /**
1830  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1831  * @dev: valid struct device pointer
1832  * @sg: list of buffers
1833  * @nents: number of buffers to map
1834  * @dir: DMA transfer direction
1835  *
1836  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1837  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1838  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1839  * sg_dma_{address,length}.
1840  */
1841 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1842                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1843 {
1844         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1845 }
1846
1847 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1848                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1849                 unsigned long attrs, bool is_coherent)
1850 {
1851         struct scatterlist *s;
1852         int i;
1853
1854         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1855                 if (sg_dma_len(s))
1856                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1857                                                sg_dma_len(s));
1858                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1859                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1860                                               s->length, dir);
1861         }
1862 }
1863
1864 /**
1865  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1866  * @dev: valid struct device pointer
1867  * @sg: list of buffers
1868  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1869  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1870  *
1871  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1872  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1873  */
1874 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1875                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1876                 unsigned long attrs)
1877 {
1878         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1879 }
1880
1881 /**
1882  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1883  * @dev: valid struct device pointer
1884  * @sg: list of buffers
1885  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1886  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1887  *
1888  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1889  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1890  */
1891 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1892                         enum dma_data_direction dir,
1893                         unsigned long attrs)
1894 {
1895         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1896 }
1897
1898 /**
1899  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1900  * @dev: valid struct device pointer
1901  * @sg: list of buffers
1902  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1903  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1904  */
1905 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1906                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1907 {
1908         struct scatterlist *s;
1909         int i;
1910
1911         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1912                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1913
1914 }
1915
1916 /**
1917  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1918  * @dev: valid struct device pointer
1919  * @sg: list of buffers
1920  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1921  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1922  */
1923 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1924                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1925 {
1926         struct scatterlist *s;
1927         int i;
1928
1929         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1930                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1931 }
1932
1933
1934 /**
1935  * arm_coherent_iommu_map_page
1936  * @dev: valid struct device pointer
1937  * @page: page that buffer resides in
1938  * @offset: offset into page for start of buffer
1939  * @size: size of buffer to map
1940  * @dir: DMA transfer direction
1941  *
1942  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1943  */
1944 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1945              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1946              unsigned long attrs)
1947 {
1948         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1949         dma_addr_t dma_addr;
1950         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1951
1952         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1953         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1954                 return dma_addr;
1955
1956         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1957
1958         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1959         if (ret < 0)
1960                 goto fail;
1961
1962         return dma_addr + offset;
1963 fail:
1964         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1965         return DMA_ERROR_CODE;
1966 }
1967
1968 /**
1969  * arm_iommu_map_page
1970  * @dev: valid struct device pointer
1971  * @page: page that buffer resides in
1972  * @offset: offset into page for start of buffer
1973  * @size: size of buffer to map
1974  * @dir: DMA transfer direction
1975  *
1976  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1977  */
1978 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1979              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1980              unsigned long attrs)
1981 {
1982         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1983                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1984
1985         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1986 }
1987
1988 /**
1989  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1990  * @dev: valid struct device pointer
1991  * @handle: DMA address of buffer
1992  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1993  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1994  *
1995  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1996  */
1997 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1998                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1999 {
2000         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2001         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2002         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2003         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2004
2005         if (!iova)
2006                 return;
2007
2008         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2009         __free_iova(mapping, iova, len);
2010 }
2011
2012 /**
2013  * arm_iommu_unmap_page
2014  * @dev: valid struct device pointer
2015  * @handle: DMA address of buffer
2016  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
2017  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
2018  *
2019  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
2020  */
2021 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
2022                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2023 {
2024         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2025         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2026         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2027         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2028         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2029
2030         if (!iova)
2031                 return;
2032
2033         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
2034                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2035
2036         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2037         __free_iova(mapping, iova, len);
2038 }
2039
2040 /**
2041  * arm_iommu_map_resource - map a device resource for DMA
2042  * @dev: valid struct device pointer
2043  * @phys_addr: physical address of resource
2044  * @size: size of resource to map
2045  * @dir: DMA transfer direction
2046  */
2047 static dma_addr_t arm_iommu_map_resource(struct device *dev,
2048                 phys_addr_t phys_addr, size_t size,
2049                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2050 {
2051         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2052         dma_addr_t dma_addr;
2053         int ret, prot;
2054         phys_addr_t addr = phys_addr & PAGE_MASK;
2055         unsigned int offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
2056         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2057
2058         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
2059         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
2060                 return dma_addr;
2061
2062         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs) | IOMMU_MMIO;
2063
2064         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, addr, len, prot);
2065         if (ret < 0)
2066                 goto fail;
2067
2068         return dma_addr + offset;
2069 fail:
2070         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
2071         return DMA_ERROR_CODE;
2072 }
2073
2074 /**
2075  * arm_iommu_unmap_resource - unmap a device DMA resource
2076  * @dev: valid struct device pointer
2077  * @dma_handle: DMA address to resource
2078  * @size: size of resource to map
2079  * @dir: DMA transfer direction
2080  */
2081 static void arm_iommu_unmap_resource(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
2082                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
2083                 unsigned long attrs)
2084 {
2085         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2086         dma_addr_t iova = dma_handle & PAGE_MASK;
2087         unsigned int offset = dma_handle & ~PAGE_MASK;
2088         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2089
2090         if (!iova)
2091                 return;
2092
2093         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2094         __free_iova(mapping, iova, len);
2095 }
2096
2097 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
2098                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2099 {
2100         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2101         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2102         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2103         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2104
2105         if (!iova)
2106                 return;
2107
2108         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2109 }
2110
2111 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
2112                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2113 {
2114         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2115         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2116         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2117         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2118
2119         if (!iova)
2120                 return;
2121
2122         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
2123 }
2124
2125 const struct dma_map_ops iommu_ops = {
2126         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
2127         .free           = arm_iommu_free_attrs,
2128         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
2129         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2130
2131         .map_page               = arm_iommu_map_page,
2132         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
2133         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
2134         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
2135
2136         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
2137         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
2138         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
2139         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
2140
2141         .map_resource           = arm_iommu_map_resource,
2142         .unmap_resource         = arm_iommu_unmap_resource,
2143 };
2144
2145 const struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
2146         .alloc          = arm_coherent_iommu_alloc_attrs,
2147         .free           = arm_coherent_iommu_free_attrs,
2148         .mmap           = arm_coherent_iommu_mmap_attrs,
2149         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2150
2151         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
2152         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
2153
2154         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
2155         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
2156
2157         .map_resource   = arm_iommu_map_resource,
2158         .unmap_resource = arm_iommu_unmap_resource,
2159 };
2160
2161 /**
2162  * arm_iommu_create_mapping
2163  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
2164  * @base: start address of the valid IO address space
2165  * @size: maximum size of the valid IO address space
2166  *
2167  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
2168  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
2169  * mapping with IOMMU aware functions.
2170  *
2171  * The client device need to be attached to the mapping with
2172  * arm_iommu_attach_device function.
2173  */
2174 struct dma_iommu_mapping *
2175 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, u64 size)
2176 {
2177         unsigned int bits = size >> PAGE_SHIFT;
2178         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(bits) * sizeof(long);
2179         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2180         int extensions = 1;
2181         int err = -ENOMEM;
2182
2183         /* currently only 32-bit DMA address space is supported */
2184         if (size > DMA_BIT_MASK(32) + 1)
2185                 return ERR_PTR(-ERANGE);
2186
2187         if (!bitmap_size)
2188                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2189
2190         if (bitmap_size > PAGE_SIZE) {
2191                 extensions = bitmap_size / PAGE_SIZE;
2192                 bitmap_size = PAGE_SIZE;
2193         }
2194
2195         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
2196         if (!mapping)
2197                 goto err;
2198
2199         mapping->bitmap_size = bitmap_size;
2200         mapping->bitmaps = kzalloc(extensions * sizeof(unsigned long *),
2201                                 GFP_KERNEL);
2202         if (!mapping->bitmaps)
2203                 goto err2;
2204
2205         mapping->bitmaps[0] = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
2206         if (!mapping->bitmaps[0])
2207                 goto err3;
2208
2209         mapping->nr_bitmaps = 1;
2210         mapping->extensions = extensions;
2211         mapping->base = base;
2212         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
2213
2214         spin_lock_init(&mapping->lock);
2215
2216         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2217         if (!mapping->domain)
2218                 goto err4;
2219
2220         kref_init(&mapping->kref);
2221         return mapping;
2222 err4:
2223         kfree(mapping->bitmaps[0]);
2224 err3:
2225         kfree(mapping->bitmaps);
2226 err2:
2227         kfree(mapping);
2228 err:
2229         return ERR_PTR(err);
2230 }
2231 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
2232
2233 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
2234 {
2235         int i;
2236         struct dma_iommu_mapping *mapping =
2237                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
2238
2239         iommu_domain_free(mapping->domain);
2240         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++)
2241                 kfree(mapping->bitmaps[i]);
2242         kfree(mapping->bitmaps);
2243         kfree(mapping);
2244 }
2245
2246 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2247 {
2248         int next_bitmap;
2249
2250         if (mapping->nr_bitmaps >= mapping->extensions)
2251                 return -EINVAL;
2252
2253         next_bitmap = mapping->nr_bitmaps;
2254         mapping->bitmaps[next_bitmap] = kzalloc(mapping->bitmap_size,
2255                                                 GFP_ATOMIC);
2256         if (!mapping->bitmaps[next_bitmap])
2257                 return -ENOMEM;
2258
2259         mapping->nr_bitmaps++;
2260
2261         return 0;
2262 }
2263
2264 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2265 {
2266         if (mapping)
2267                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2268 }
2269 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
2270
2271 static int __arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2272                                      struct dma_iommu_mapping *mapping)
2273 {
2274         int err;
2275
2276         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
2277         if (err)
2278                 return err;
2279
2280         kref_get(&mapping->kref);
2281         to_dma_iommu_mapping(dev) = mapping;
2282
2283         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
2284         return 0;
2285 }
2286
2287 /**
2288  * arm_iommu_attach_device
2289  * @dev: valid struct device pointer
2290  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
2291  *      arm_iommu_create_mapping)
2292  *
2293  * Attaches specified io address space mapping to the provided device.
2294  * This replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
2295  * IOMMU aware version.
2296  *
2297  * More than one client might be attached to the same io address space
2298  * mapping.
2299  */
2300 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2301                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
2302 {
2303         int err;
2304
2305         err = __arm_iommu_attach_device(dev, mapping);
2306         if (err)
2307                 return err;
2308
2309         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
2310         return 0;
2311 }
2312 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
2313
2314 static void __arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2315 {
2316         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2317
2318         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2319         if (!mapping) {
2320                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
2321                 return;
2322         }
2323
2324         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
2325         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2326         to_dma_iommu_mapping(dev) = NULL;
2327
2328         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
2329 }
2330
2331 /**
2332  * arm_iommu_detach_device
2333  * @dev: valid struct device pointer
2334  *
2335  * Detaches the provided device from a previously attached map.
2336  * This voids the dma operations (dma_map_ops pointer)
2337  */
2338 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2339 {
2340         __arm_iommu_detach_device(dev);
2341         set_dma_ops(dev, NULL);
2342 }
2343 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
2344
2345 static const struct dma_map_ops *arm_get_iommu_dma_map_ops(bool coherent)
2346 {
2347         return coherent ? &iommu_coherent_ops : &iommu_ops;
2348 }
2349
2350 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2351                                     const struct iommu_ops *iommu)
2352 {
2353         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2354
2355         if (!iommu)
2356                 return false;
2357
2358         mapping = arm_iommu_create_mapping(dev->bus, dma_base, size);
2359         if (IS_ERR(mapping)) {
2360                 pr_warn("Failed to create %llu-byte IOMMU mapping for device %s\n",
2361                                 size, dev_name(dev));
2362                 return false;
2363         }
2364
2365         if (__arm_iommu_attach_device(dev, mapping)) {
2366                 pr_warn("Failed to attached device %s to IOMMU_mapping\n",
2367                                 dev_name(dev));
2368                 arm_iommu_release_mapping(mapping);
2369                 return false;
2370         }
2371
2372         return true;
2373 }
2374
2375 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev)
2376 {
2377         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2378
2379         if (!mapping)
2380                 return;
2381
2382         __arm_iommu_detach_device(dev);
2383         arm_iommu_release_mapping(mapping);
2384 }
2385
2386 #else
2387
2388 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2389                                     const struct iommu_ops *iommu)
2390 {
2391         return false;
2392 }
2393
2394 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev) { }
2395
2396 #define arm_get_iommu_dma_map_ops arm_get_dma_map_ops
2397
2398 #endif  /* CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU */
2399
2400 static const struct dma_map_ops *arm_get_dma_map_ops(bool coherent)
2401 {
2402         return coherent ? &arm_coherent_dma_ops : &arm_dma_ops;
2403 }
2404
2405 void arch_setup_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2406                         const struct iommu_ops *iommu, bool coherent)
2407 {
2408         const struct dma_map_ops *dma_ops;
2409
2410         dev->archdata.dma_coherent = coherent;
2411
2412         /*
2413          * Don't override the dma_ops if they have already been set. Ideally
2414          * this should be the only location where dma_ops are set, remove this
2415          * check when all other callers of set_dma_ops will have disappeared.
2416          */
2417         if (dev->dma_ops)
2418                 return;
2419
2420         if (arm_setup_iommu_dma_ops(dev, dma_base, size, iommu))
2421                 dma_ops = arm_get_iommu_dma_map_ops(coherent);
2422         else
2423                 dma_ops = arm_get_dma_map_ops(coherent);
2424
2425         set_dma_ops(dev, dma_ops);
2426
2427 #ifdef CONFIG_XEN
2428         if (xen_initial_domain()) {
2429                 dev->archdata.dev_dma_ops = dev->dma_ops;
2430                 dev->dma_ops = xen_dma_ops;
2431         }
2432 #endif
2433 }
2434
2435 void arch_teardown_dma_ops(struct device *dev)
2436 {
2437         arm_teardown_iommu_dma_ops(dev);
2438 }