Merge branches 'for-4.8/alps', 'for-4.8/apple', 'for-4.8/i2c-hid', 'for-4.8/uhid...
[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 };
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 struct arm_dma_allocator {
63         void *(*alloc)(struct arm_dma_alloc_args *args,
64                        struct page **ret_page);
65         void (*free)(struct arm_dma_free_args *args);
66 };
67
68 struct arm_dma_buffer {
69         struct list_head list;
70         void *virt;
71         struct arm_dma_allocator *allocator;
72 };
73
74 static LIST_HEAD(arm_dma_bufs);
75 static DEFINE_SPINLOCK(arm_dma_bufs_lock);
76
77 static struct arm_dma_buffer *arm_dma_buffer_find(void *virt)
78 {
79         struct arm_dma_buffer *buf, *found = NULL;
80         unsigned long flags;
81
82         spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
83         list_for_each_entry(buf, &arm_dma_bufs, list) {
84                 if (buf->virt == virt) {
85                         list_del(&buf->list);
86                         found = buf;
87                         break;
88                 }
89         }
90         spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
91         return found;
92 }
93
94 /*
95  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
96  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
97  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
98  * represent the transitions between these two ownership states.
99  *
100  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
101  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
102  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
103  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
104  *
105  */
106 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
107                 size_t, enum dma_data_direction);
108 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
109                 size_t, enum dma_data_direction);
110
111 /**
112  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
113  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
114  * @page: page that buffer resides in
115  * @offset: offset into page for start of buffer
116  * @size: size of buffer to map
117  * @dir: DMA transfer direction
118  *
119  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
120  * or written back.
121  *
122  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
123  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
124  */
125 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
126              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
127              struct dma_attrs *attrs)
128 {
129         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
130                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
131         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
132 }
133
134 static dma_addr_t arm_coherent_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
135              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
136              struct dma_attrs *attrs)
137 {
138         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
139 }
140
141 /**
142  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
143  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
144  * @handle: DMA address of buffer
145  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
146  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
147  *
148  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
149  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
150  * All other usages are undefined.
151  *
152  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
153  * whatever the device wrote there.
154  */
155 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
156                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
157                 struct dma_attrs *attrs)
158 {
159         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
160                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
161                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
162 }
163
164 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
165                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
166 {
167         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
168         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
169         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
170 }
171
172 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
173                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
174 {
175         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
176         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
177         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
178 }
179
180 struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
181         .alloc                  = arm_dma_alloc,
182         .free                   = arm_dma_free,
183         .mmap                   = arm_dma_mmap,
184         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
185         .map_page               = arm_dma_map_page,
186         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
187         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
188         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
189         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
190         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
191         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
192         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
193 };
194 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
195
196 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
197         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs);
198 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
199                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs);
200 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
201                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
202                  struct dma_attrs *attrs);
203
204 struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
205         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
206         .free                   = arm_coherent_dma_free,
207         .mmap                   = arm_coherent_dma_mmap,
208         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
209         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
210         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
211 };
212 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
213
214 static int __dma_supported(struct device *dev, u64 mask, bool warn)
215 {
216         unsigned long max_dma_pfn;
217
218         /*
219          * If the mask allows for more memory than we can address,
220          * and we actually have that much memory, then we must
221          * indicate that DMA to this device is not supported.
222          */
223         if (sizeof(mask) != sizeof(dma_addr_t) &&
224             mask > (dma_addr_t)~0 &&
225             dma_to_pfn(dev, ~0) < max_pfn - 1) {
226                 if (warn) {
227                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx is larger than dma_addr_t allows\n",
228                                  mask);
229                         dev_warn(dev, "Driver did not use or check the return value from dma_set_coherent_mask()?\n");
230                 }
231                 return 0;
232         }
233
234         max_dma_pfn = min(max_pfn, arm_dma_pfn_limit);
235
236         /*
237          * Translate the device's DMA mask to a PFN limit.  This
238          * PFN number includes the page which we can DMA to.
239          */
240         if (dma_to_pfn(dev, mask) < max_dma_pfn) {
241                 if (warn)
242                         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",
243                                  mask,
244                                  dma_to_pfn(dev, 0), dma_to_pfn(dev, mask) + 1,
245                                  max_dma_pfn + 1);
246                 return 0;
247         }
248
249         return 1;
250 }
251
252 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
253 {
254         u64 mask = (u64)DMA_BIT_MASK(32);
255
256         if (dev) {
257                 mask = dev->coherent_dma_mask;
258
259                 /*
260                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
261                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
262                  */
263                 if (mask == 0) {
264                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
265                         return 0;
266                 }
267
268                 if (!__dma_supported(dev, mask, true))
269                         return 0;
270         }
271
272         return mask;
273 }
274
275 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size)
276 {
277         /*
278          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
279          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
280          */
281         if (PageHighMem(page)) {
282                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
283                 phys_addr_t end = base + size;
284                 while (size > 0) {
285                         void *ptr = kmap_atomic(page);
286                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
287                         dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
288                         kunmap_atomic(ptr);
289                         page++;
290                         size -= PAGE_SIZE;
291                 }
292                 outer_flush_range(base, end);
293         } else {
294                 void *ptr = page_address(page);
295                 memset(ptr, 0, size);
296                 dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
297                 outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
298         }
299 }
300
301 /*
302  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
303  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
304  */
305 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
306 {
307         unsigned long order = get_order(size);
308         struct page *page, *p, *e;
309
310         page = alloc_pages(gfp, order);
311         if (!page)
312                 return NULL;
313
314         /*
315          * Now split the huge page and free the excess pages
316          */
317         split_page(page, order);
318         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
319                 __free_page(p);
320
321         __dma_clear_buffer(page, size);
322
323         return page;
324 }
325
326 /*
327  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
328  */
329 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
330 {
331         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
332
333         while (page < e) {
334                 __free_page(page);
335                 page++;
336         }
337 }
338
339 #ifdef CONFIG_MMU
340
341 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
342                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
343                                      const void *caller, bool want_vaddr);
344
345 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
346                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
347                                  const void *caller, bool want_vaddr);
348
349 static void *
350 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
351         const void *caller)
352 {
353         /*
354          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
355          * set VM_USERMAP flags too.
356          */
357         return dma_common_contiguous_remap(page, size,
358                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
359                         prot, caller);
360 }
361
362 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
363 {
364         dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
365                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
366 }
367
368 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
369 static struct gen_pool *atomic_pool;
370
371 static size_t atomic_pool_size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE;
372
373 static int __init early_coherent_pool(char *p)
374 {
375         atomic_pool_size = memparse(p, &p);
376         return 0;
377 }
378 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
379
380 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
381 {
382         /*
383          * Catch any attempt to set the pool size too late.
384          */
385         BUG_ON(atomic_pool);
386
387         /*
388          * Set architecture specific coherent pool size only if
389          * it has not been changed by kernel command line parameter.
390          */
391         if (atomic_pool_size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
392                 atomic_pool_size = size;
393 }
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         if (dev_get_cma_area(NULL))
410                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, atomic_pool_size, prot,
411                                               &page, atomic_pool_init, true);
412         else
413                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, atomic_pool_size, gfp, prot,
414                                            &page, atomic_pool_init, true);
415         if (ptr) {
416                 int ret;
417
418                 ret = gen_pool_add_virt(atomic_pool, (unsigned long)ptr,
419                                         page_to_phys(page),
420                                         atomic_pool_size, -1);
421                 if (ret)
422                         goto destroy_genpool;
423
424                 gen_pool_set_algo(atomic_pool,
425                                 gen_pool_first_fit_order_align,
426                                 (void *)PAGE_SHIFT);
427                 pr_info("DMA: preallocated %zd KiB pool for atomic coherent allocations\n",
428                        atomic_pool_size / 1024);
429                 return 0;
430         }
431
432 destroy_genpool:
433         gen_pool_destroy(atomic_pool);
434         atomic_pool = NULL;
435 out:
436         pr_err("DMA: failed to allocate %zx KiB pool for atomic coherent allocation\n",
437                atomic_pool_size / 1024);
438         return -ENOMEM;
439 }
440 /*
441  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
442  */
443 postcore_initcall(atomic_pool_init);
444
445 struct dma_contig_early_reserve {
446         phys_addr_t base;
447         unsigned long size;
448 };
449
450 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
451
452 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
453
454 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
455 {
456         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
457         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
458         dma_mmu_remap_num++;
459 }
460
461 void __init dma_contiguous_remap(void)
462 {
463         int i;
464         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
465                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
466                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
467                 struct map_desc map;
468                 unsigned long addr;
469
470                 if (end > arm_lowmem_limit)
471                         end = arm_lowmem_limit;
472                 if (start >= end)
473                         continue;
474
475                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
476                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
477                 map.length = end - start;
478                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
479
480                 /*
481                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
482                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
483                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
484                  *
485                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
486                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
487                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
488                  */
489                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
490                      addr += PMD_SIZE)
491                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
492
493                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
494                                        __phys_to_virt(end));
495
496                 iotable_init(&map, 1);
497         }
498 }
499
500 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
501                             void *data)
502 {
503         struct page *page = virt_to_page(addr);
504         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
505
506         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
507         return 0;
508 }
509
510 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
511 {
512         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
513         unsigned end = start + size;
514
515         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
516         flush_tlb_kernel_range(start, end);
517 }
518
519 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
520                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
521                                  const void *caller, bool want_vaddr)
522 {
523         struct page *page;
524         void *ptr = NULL;
525         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
526         if (!page)
527                 return NULL;
528         if (!want_vaddr)
529                 goto out;
530
531         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
532         if (!ptr) {
533                 __dma_free_buffer(page, size);
534                 return NULL;
535         }
536
537  out:
538         *ret_page = page;
539         return ptr;
540 }
541
542 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
543 {
544         unsigned long val;
545         void *ptr = NULL;
546
547         if (!atomic_pool) {
548                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
549                 return NULL;
550         }
551
552         val = gen_pool_alloc(atomic_pool, size);
553         if (val) {
554                 phys_addr_t phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, val);
555
556                 *ret_page = phys_to_page(phys);
557                 ptr = (void *)val;
558         }
559
560         return ptr;
561 }
562
563 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
564 {
565         return addr_in_gen_pool(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
566 }
567
568 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
569 {
570         if (!__in_atomic_pool(start, size))
571                 return 0;
572
573         gen_pool_free(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
574
575         return 1;
576 }
577
578 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
579                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
580                                      const void *caller, bool want_vaddr)
581 {
582         unsigned long order = get_order(size);
583         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
584         struct page *page;
585         void *ptr = NULL;
586
587         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
588         if (!page)
589                 return NULL;
590
591         __dma_clear_buffer(page, size);
592
593         if (!want_vaddr)
594                 goto out;
595
596         if (PageHighMem(page)) {
597                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
598                 if (!ptr) {
599                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
600                         return NULL;
601                 }
602         } else {
603                 __dma_remap(page, size, prot);
604                 ptr = page_address(page);
605         }
606
607  out:
608         *ret_page = page;
609         return ptr;
610 }
611
612 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
613                                    void *cpu_addr, size_t size, bool want_vaddr)
614 {
615         if (want_vaddr) {
616                 if (PageHighMem(page))
617                         __dma_free_remap(cpu_addr, size);
618                 else
619                         __dma_remap(page, size, PAGE_KERNEL);
620         }
621         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
622 }
623
624 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
625 {
626         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
627                             pgprot_writecombine(prot) :
628                             pgprot_dmacoherent(prot);
629         return prot;
630 }
631
632 #define nommu() 0
633
634 #else   /* !CONFIG_MMU */
635
636 #define nommu() 1
637
638 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)                           __pgprot(0)
639 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c, wv)  NULL
640 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
641 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret, c, wv)    NULL
642 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
643 #define __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size, wv)   do { } while (0)
644 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
645
646 #endif  /* CONFIG_MMU */
647
648 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
649                                    struct page **ret_page)
650 {
651         struct page *page;
652         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
653         if (!page)
654                 return NULL;
655
656         *ret_page = page;
657         return page_address(page);
658 }
659
660 static void *simple_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
661                                     struct page **ret_page)
662 {
663         return __alloc_simple_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
664                                      ret_page);
665 }
666
667 static void simple_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
668 {
669         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
670 }
671
672 static struct arm_dma_allocator simple_allocator = {
673         .alloc = simple_allocator_alloc,
674         .free = simple_allocator_free,
675 };
676
677 static void *cma_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
678                                  struct page **ret_page)
679 {
680         return __alloc_from_contiguous(args->dev, args->size, args->prot,
681                                        ret_page, args->caller,
682                                        args->want_vaddr);
683 }
684
685 static void cma_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
686 {
687         __free_from_contiguous(args->dev, args->page, args->cpu_addr,
688                                args->size, args->want_vaddr);
689 }
690
691 static struct arm_dma_allocator cma_allocator = {
692         .alloc = cma_allocator_alloc,
693         .free = cma_allocator_free,
694 };
695
696 static void *pool_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
697                                   struct page **ret_page)
698 {
699         return __alloc_from_pool(args->size, ret_page);
700 }
701
702 static void pool_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
703 {
704         __free_from_pool(args->cpu_addr, args->size);
705 }
706
707 static struct arm_dma_allocator pool_allocator = {
708         .alloc = pool_allocator_alloc,
709         .free = pool_allocator_free,
710 };
711
712 static void *remap_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
713                                    struct page **ret_page)
714 {
715         return __alloc_remap_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
716                                     args->prot, ret_page, args->caller,
717                                     args->want_vaddr);
718 }
719
720 static void remap_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
721 {
722         if (args->want_vaddr)
723                 __dma_free_remap(args->cpu_addr, args->size);
724
725         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
726 }
727
728 static struct arm_dma_allocator remap_allocator = {
729         .alloc = remap_allocator_alloc,
730         .free = remap_allocator_free,
731 };
732
733 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
734                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent,
735                          struct dma_attrs *attrs, const void *caller)
736 {
737         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
738         struct page *page = NULL;
739         void *addr;
740         bool allowblock, cma;
741         struct arm_dma_buffer *buf;
742         struct arm_dma_alloc_args args = {
743                 .dev = dev,
744                 .size = PAGE_ALIGN(size),
745                 .gfp = gfp,
746                 .prot = prot,
747                 .caller = caller,
748                 .want_vaddr = !dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs),
749         };
750
751 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
752         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
753         if (limit && size >= limit) {
754                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
755                         size, mask);
756                 return NULL;
757         }
758 #endif
759
760         if (!mask)
761                 return NULL;
762
763         buf = kzalloc(sizeof(*buf),
764                       gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_DMA32 | __GFP_HIGHMEM));
765         if (!buf)
766                 return NULL;
767
768         if (mask < 0xffffffffULL)
769                 gfp |= GFP_DMA;
770
771         /*
772          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
773          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
774          * handle them.  The real problem is that this flag probably
775          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
776          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
777          */
778         gfp &= ~(__GFP_COMP);
779         args.gfp = gfp;
780
781         *handle = DMA_ERROR_CODE;
782         allowblock = gfpflags_allow_blocking(gfp);
783         cma = allowblock ? dev_get_cma_area(dev) : false;
784
785         if (cma)
786                 buf->allocator = &cma_allocator;
787         else if (nommu() || is_coherent)
788                 buf->allocator = &simple_allocator;
789         else if (allowblock)
790                 buf->allocator = &remap_allocator;
791         else
792                 buf->allocator = &pool_allocator;
793
794         addr = buf->allocator->alloc(&args, &page);
795
796         if (page) {
797                 unsigned long flags;
798
799                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
800                 buf->virt = args.want_vaddr ? addr : page;
801
802                 spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
803                 list_add(&buf->list, &arm_dma_bufs);
804                 spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
805         } else {
806                 kfree(buf);
807         }
808
809         return args.want_vaddr ? addr : page;
810 }
811
812 /*
813  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
814  * virtual and bus address for that space.
815  */
816 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
817                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
818 {
819         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
820
821         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
822                            attrs, __builtin_return_address(0));
823 }
824
825 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
826         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
827 {
828         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, PAGE_KERNEL, true,
829                            attrs, __builtin_return_address(0));
830 }
831
832 static int __arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
833                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
834                  struct dma_attrs *attrs)
835 {
836         int ret = -ENXIO;
837 #ifdef CONFIG_MMU
838         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
839         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
840         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
841         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
842
843         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
844                 return ret;
845
846         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
847                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
848                                       pfn + off,
849                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
850                                       vma->vm_page_prot);
851         }
852 #endif  /* CONFIG_MMU */
853
854         return ret;
855 }
856
857 /*
858  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
859  */
860 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
861                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
862                  struct dma_attrs *attrs)
863 {
864         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
865 }
866
867 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
868                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
869                  struct dma_attrs *attrs)
870 {
871 #ifdef CONFIG_MMU
872         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
873 #endif  /* CONFIG_MMU */
874         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
875 }
876
877 /*
878  * Free a buffer as defined by the above mapping.
879  */
880 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
881                            dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs,
882                            bool is_coherent)
883 {
884         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
885         struct arm_dma_buffer *buf;
886         struct arm_dma_free_args args = {
887                 .dev = dev,
888                 .size = PAGE_ALIGN(size),
889                 .cpu_addr = cpu_addr,
890                 .page = page,
891                 .want_vaddr = !dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs),
892         };
893
894         buf = arm_dma_buffer_find(cpu_addr);
895         if (WARN(!buf, "Freeing invalid buffer %p\n", cpu_addr))
896                 return;
897
898         buf->allocator->free(&args);
899         kfree(buf);
900 }
901
902 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
903                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
904 {
905         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
906 }
907
908 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
909                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
910 {
911         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
912 }
913
914 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
915                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
916                  struct dma_attrs *attrs)
917 {
918         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
919         int ret;
920
921         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
922         if (unlikely(ret))
923                 return ret;
924
925         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
926         return 0;
927 }
928
929 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
930         size_t size, enum dma_data_direction dir,
931         void (*op)(const void *, size_t, int))
932 {
933         unsigned long pfn;
934         size_t left = size;
935
936         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
937         offset %= PAGE_SIZE;
938
939         /*
940          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
941          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
942          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
943          * optimized out.
944          */
945         do {
946                 size_t len = left;
947                 void *vaddr;
948
949                 page = pfn_to_page(pfn);
950
951                 if (PageHighMem(page)) {
952                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
953                                 len = PAGE_SIZE - offset;
954
955                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
956                                 vaddr = kmap_atomic(page);
957                                 op(vaddr + offset, len, dir);
958                                 kunmap_atomic(vaddr);
959                         } else {
960                                 vaddr = kmap_high_get(page);
961                                 if (vaddr) {
962                                         op(vaddr + offset, len, dir);
963                                         kunmap_high(page);
964                                 }
965                         }
966                 } else {
967                         vaddr = page_address(page) + offset;
968                         op(vaddr, len, dir);
969                 }
970                 offset = 0;
971                 pfn++;
972                 left -= len;
973         } while (left);
974 }
975
976 /*
977  * Make an area consistent for devices.
978  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
979  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
980  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
981  */
982 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
983         size_t size, enum dma_data_direction dir)
984 {
985         phys_addr_t paddr;
986
987         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
988
989         paddr = page_to_phys(page) + off;
990         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
991                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
992         } else {
993                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
994         }
995         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
996 }
997
998 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
999         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1000 {
1001         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + off;
1002
1003         /* FIXME: non-speculating: not required */
1004         /* in any case, don't bother invalidating if DMA to device */
1005         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
1006                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1007
1008                 dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
1009         }
1010
1011         /*
1012          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
1013          */
1014         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
1015                 unsigned long pfn;
1016                 size_t left = size;
1017
1018                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
1019                 off %= PAGE_SIZE;
1020                 if (off) {
1021                         pfn++;
1022                         left -= PAGE_SIZE - off;
1023                 }
1024                 while (left >= PAGE_SIZE) {
1025                         page = pfn_to_page(pfn++);
1026                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
1027                         left -= PAGE_SIZE;
1028                 }
1029         }
1030 }
1031
1032 /**
1033  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1034  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1035  * @sg: list of buffers
1036  * @nents: number of buffers to map
1037  * @dir: DMA transfer direction
1038  *
1039  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1040  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
1041  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
1042  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
1043  * sg_dma_{address,length}.
1044  *
1045  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
1046  * here.
1047  */
1048 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1049                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1050 {
1051         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1052         struct scatterlist *s;
1053         int i, j;
1054
1055         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1056 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
1057                 s->dma_length = s->length;
1058 #endif
1059                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
1060                                                 s->length, dir, attrs);
1061                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
1062                         goto bad_mapping;
1063         }
1064         return nents;
1065
1066  bad_mapping:
1067         for_each_sg(sg, s, i, j)
1068                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1069         return 0;
1070 }
1071
1072 /**
1073  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1074  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1075  * @sg: list of buffers
1076  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1077  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1078  *
1079  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1080  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1081  */
1082 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1083                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1084 {
1085         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1086         struct scatterlist *s;
1087
1088         int i;
1089
1090         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1091                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1092 }
1093
1094 /**
1095  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
1096  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1097  * @sg: list of buffers
1098  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1099  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1100  */
1101 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1102                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1103 {
1104         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1105         struct scatterlist *s;
1106         int i;
1107
1108         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1109                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1110                                          dir);
1111 }
1112
1113 /**
1114  * arm_dma_sync_sg_for_device
1115  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1116  * @sg: list of buffers
1117  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1118  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1119  */
1120 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1121                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1122 {
1123         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1124         struct scatterlist *s;
1125         int i;
1126
1127         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1128                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1129                                             dir);
1130 }
1131
1132 /*
1133  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
1134  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
1135  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
1136  * to this function.
1137  */
1138 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
1139 {
1140         return __dma_supported(dev, mask, false);
1141 }
1142 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
1143
1144 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
1145
1146 static int __init dma_debug_do_init(void)
1147 {
1148         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
1149         return 0;
1150 }
1151 fs_initcall(dma_debug_do_init);
1152
1153 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1154
1155 /* IOMMU */
1156
1157 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping);
1158
1159 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1160                                       size_t size)
1161 {
1162         unsigned int order = get_order(size);
1163         unsigned int align = 0;
1164         unsigned int count, start;
1165         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1166         unsigned long flags;
1167         dma_addr_t iova;
1168         int i;
1169
1170         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1171                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1172
1173         count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1174         align = (1 << order) - 1;
1175
1176         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1177         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++) {
1178                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1179                                 mapping->bits, 0, count, align);
1180
1181                 if (start > mapping->bits)
1182                         continue;
1183
1184                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1185                 break;
1186         }
1187
1188         /*
1189          * No unused range found. Try to extend the existing mapping
1190          * and perform a second attempt to reserve an IO virtual
1191          * address range of size bytes.
1192          */
1193         if (i == mapping->nr_bitmaps) {
1194                 if (extend_iommu_mapping(mapping)) {
1195                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1196                         return DMA_ERROR_CODE;
1197                 }
1198
1199                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1200                                 mapping->bits, 0, count, align);
1201
1202                 if (start > mapping->bits) {
1203                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1204                         return DMA_ERROR_CODE;
1205                 }
1206
1207                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1208         }
1209         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1210
1211         iova = mapping->base + (mapping_size * i);
1212         iova += start << PAGE_SHIFT;
1213
1214         return iova;
1215 }
1216
1217 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1218                                dma_addr_t addr, size_t size)
1219 {
1220         unsigned int start, count;
1221         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1222         unsigned long flags;
1223         dma_addr_t bitmap_base;
1224         u32 bitmap_index;
1225
1226         if (!size)
1227                 return;
1228
1229         bitmap_index = (u32) (addr - mapping->base) / (u32) mapping_size;
1230         BUG_ON(addr < mapping->base || bitmap_index > mapping->extensions);
1231
1232         bitmap_base = mapping->base + mapping_size * bitmap_index;
1233
1234         start = (addr - bitmap_base) >> PAGE_SHIFT;
1235
1236         if (addr + size > bitmap_base + mapping_size) {
1237                 /*
1238                  * The address range to be freed reaches into the iova
1239                  * range of the next bitmap. This should not happen as
1240                  * we don't allow this in __alloc_iova (at the
1241                  * moment).
1242                  */
1243                 BUG();
1244         } else
1245                 count = size >> PAGE_SHIFT;
1246
1247         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1248         bitmap_clear(mapping->bitmaps[bitmap_index], start, count);
1249         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1250 }
1251
1252 /* We'll try 2M, 1M, 64K, and finally 4K; array must end with 0! */
1253 static const int iommu_order_array[] = { 9, 8, 4, 0 };
1254
1255 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1256                                           gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1257 {
1258         struct page **pages;
1259         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1260         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1261         int i = 0;
1262         int order_idx = 0;
1263
1264         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1265                 pages = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
1266         else
1267                 pages = vzalloc(array_size);
1268         if (!pages)
1269                 return NULL;
1270
1271         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS, attrs))
1272         {
1273                 unsigned long order = get_order(size);
1274                 struct page *page;
1275
1276                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
1277                 if (!page)
1278                         goto error;
1279
1280                 __dma_clear_buffer(page, size);
1281
1282                 for (i = 0; i < count; i++)
1283                         pages[i] = page + i;
1284
1285                 return pages;
1286         }
1287
1288         /* Go straight to 4K chunks if caller says it's OK. */
1289         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES, attrs))
1290                 order_idx = ARRAY_SIZE(iommu_order_array) - 1;
1291
1292         /*
1293          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1294          */
1295         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1296
1297         while (count) {
1298                 int j, order;
1299
1300                 order = iommu_order_array[order_idx];
1301
1302                 /* Drop down when we get small */
1303                 if (__fls(count) < order) {
1304                         order_idx++;
1305                         continue;
1306                 }
1307
1308                 if (order) {
1309                         /* See if it's easy to allocate a high-order chunk */
1310                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NORETRY, order);
1311
1312                         /* Go down a notch at first sign of pressure */
1313                         if (!pages[i]) {
1314                                 order_idx++;
1315                                 continue;
1316                         }
1317                 } else {
1318                         pages[i] = alloc_pages(gfp, 0);
1319                         if (!pages[i])
1320                                 goto error;
1321                 }
1322
1323                 if (order) {
1324                         split_page(pages[i], order);
1325                         j = 1 << order;
1326                         while (--j)
1327                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1328                 }
1329
1330                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
1331                 i += 1 << order;
1332                 count -= 1 << order;
1333         }
1334
1335         return pages;
1336 error:
1337         while (i--)
1338                 if (pages[i])
1339                         __free_pages(pages[i], 0);
1340         kvfree(pages);
1341         return NULL;
1342 }
1343
1344 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1345                                size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1346 {
1347         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1348         int i;
1349
1350         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS, attrs)) {
1351                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1352         } else {
1353                 for (i = 0; i < count; i++)
1354                         if (pages[i])
1355                                 __free_pages(pages[i], 0);
1356         }
1357
1358         kvfree(pages);
1359         return 0;
1360 }
1361
1362 /*
1363  * Create a CPU mapping for a specified pages
1364  */
1365 static void *
1366 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1367                     const void *caller)
1368 {
1369         return dma_common_pages_remap(pages, size,
1370                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP, prot, caller);
1371 }
1372
1373 /*
1374  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1375  */
1376 static dma_addr_t
1377 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1378 {
1379         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1380         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1381         dma_addr_t dma_addr, iova;
1382         int i;
1383
1384         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1385         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1386                 return dma_addr;
1387
1388         iova = dma_addr;
1389         for (i = 0; i < count; ) {
1390                 int ret;
1391
1392                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1393                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1394                 unsigned int len, j;
1395
1396                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1397                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1398                                 break;
1399
1400                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1401                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1402                                 IOMMU_READ|IOMMU_WRITE);
1403                 if (ret < 0)
1404                         goto fail;
1405                 iova += len;
1406                 i = j;
1407         }
1408         return dma_addr;
1409 fail:
1410         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1411         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1412         return DMA_ERROR_CODE;
1413 }
1414
1415 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1416 {
1417         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1418
1419         /*
1420          * add optional in-page offset from iova to size and align
1421          * result to page size
1422          */
1423         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1424         iova &= PAGE_MASK;
1425
1426         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1427         __free_iova(mapping, iova, size);
1428         return 0;
1429 }
1430
1431 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1432 {
1433         struct page *page;
1434         phys_addr_t phys;
1435
1436         phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, (unsigned long)addr);
1437         page = phys_to_page(phys);
1438
1439         return (struct page **)page;
1440 }
1441
1442 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, struct dma_attrs *attrs)
1443 {
1444         struct vm_struct *area;
1445
1446         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1447                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1448
1449         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1450                 return cpu_addr;
1451
1452         area = find_vm_area(cpu_addr);
1453         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1454                 return area->pages;
1455         return NULL;
1456 }
1457
1458 static void *__iommu_alloc_atomic(struct device *dev, size_t size,
1459                                   dma_addr_t *handle)
1460 {
1461         struct page *page;
1462         void *addr;
1463
1464         addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1465         if (!addr)
1466                 return NULL;
1467
1468         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size);
1469         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1470                 goto err_mapping;
1471
1472         return addr;
1473
1474 err_mapping:
1475         __free_from_pool(addr, size);
1476         return NULL;
1477 }
1478
1479 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1480                                 dma_addr_t handle, size_t size)
1481 {
1482         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1483         __free_from_pool(cpu_addr, size);
1484 }
1485
1486 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1487             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1488 {
1489         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
1490         struct page **pages;
1491         void *addr = NULL;
1492
1493         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1494         size = PAGE_ALIGN(size);
1495
1496         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp))
1497                 return __iommu_alloc_atomic(dev, size, handle);
1498
1499         /*
1500          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1501          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1502          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1503          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1504          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1505          */
1506         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1507
1508         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs);
1509         if (!pages)
1510                 return NULL;
1511
1512         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1513         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1514                 goto err_buffer;
1515
1516         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1517                 return pages;
1518
1519         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1520                                    __builtin_return_address(0));
1521         if (!addr)
1522                 goto err_mapping;
1523
1524         return addr;
1525
1526 err_mapping:
1527         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1528 err_buffer:
1529         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1530         return NULL;
1531 }
1532
1533 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1534                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1535                     struct dma_attrs *attrs)
1536 {
1537         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1538         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1539         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1540         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1541         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
1542
1543         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1544
1545         if (!pages)
1546                 return -ENXIO;
1547
1548         if (off >= nr_pages || (usize >> PAGE_SHIFT) > nr_pages - off)
1549                 return -ENXIO;
1550
1551         pages += off;
1552
1553         do {
1554                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1555                 if (ret) {
1556                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1557                         return ret;
1558                 }
1559                 uaddr += PAGE_SIZE;
1560                 usize -= PAGE_SIZE;
1561         } while (usize > 0);
1562
1563         return 0;
1564 }
1565
1566 /*
1567  * free a page as defined by the above mapping.
1568  * Must not be called with IRQs disabled.
1569  */
1570 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1571                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1572 {
1573         struct page **pages;
1574         size = PAGE_ALIGN(size);
1575
1576         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1577                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size);
1578                 return;
1579         }
1580
1581         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1582         if (!pages) {
1583                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1584                 return;
1585         }
1586
1587         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1588                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
1589                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
1590         }
1591
1592         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1593         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1594 }
1595
1596 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1597                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1598                                  size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1599 {
1600         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1601         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1602
1603         if (!pages)
1604                 return -ENXIO;
1605
1606         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1607                                          GFP_KERNEL);
1608 }
1609
1610 static int __dma_direction_to_prot(enum dma_data_direction dir)
1611 {
1612         int prot;
1613
1614         switch (dir) {
1615         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1616                 prot = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1617                 break;
1618         case DMA_TO_DEVICE:
1619                 prot = IOMMU_READ;
1620                 break;
1621         case DMA_FROM_DEVICE:
1622                 prot = IOMMU_WRITE;
1623                 break;
1624         default:
1625                 prot = 0;
1626         }
1627
1628         return prot;
1629 }
1630
1631 /*
1632  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1633  */
1634 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1635                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1636                           enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1637                           bool is_coherent)
1638 {
1639         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1640         dma_addr_t iova, iova_base;
1641         int ret = 0;
1642         unsigned int count;
1643         struct scatterlist *s;
1644         int prot;
1645
1646         size = PAGE_ALIGN(size);
1647         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1648
1649         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1650         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1651                 return -ENOMEM;
1652
1653         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1654                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1655                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1656
1657                 if (!is_coherent &&
1658                         !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1659                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1660
1661                 prot = __dma_direction_to_prot(dir);
1662
1663                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1664                 if (ret < 0)
1665                         goto fail;
1666                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1667                 iova += len;
1668         }
1669         *handle = iova_base;
1670
1671         return 0;
1672 fail:
1673         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1674         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1675         return ret;
1676 }
1677
1678 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1679                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1680                      bool is_coherent)
1681 {
1682         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1683         int i, count = 0;
1684         unsigned int offset = s->offset;
1685         unsigned int size = s->offset + s->length;
1686         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1687
1688         for (i = 1; i < nents; i++) {
1689                 s = sg_next(s);
1690
1691                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1692                 s->dma_length = 0;
1693
1694                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1695                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1696                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1697                                 goto bad_mapping;
1698
1699                         dma->dma_address += offset;
1700                         dma->dma_length = size - offset;
1701
1702                         size = offset = s->offset;
1703                         start = s;
1704                         dma = sg_next(dma);
1705                         count += 1;
1706                 }
1707                 size += s->length;
1708         }
1709         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1710                 is_coherent) < 0)
1711                 goto bad_mapping;
1712
1713         dma->dma_address += offset;
1714         dma->dma_length = size - offset;
1715
1716         return count+1;
1717
1718 bad_mapping:
1719         for_each_sg(sg, s, count, i)
1720                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1721         return 0;
1722 }
1723
1724 /**
1725  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1726  * @dev: valid struct device pointer
1727  * @sg: list of buffers
1728  * @nents: number of buffers to map
1729  * @dir: DMA transfer direction
1730  *
1731  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1732  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1733  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1734  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1735  */
1736 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1737                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1738 {
1739         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1740 }
1741
1742 /**
1743  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1744  * @dev: valid struct device pointer
1745  * @sg: list of buffers
1746  * @nents: number of buffers to map
1747  * @dir: DMA transfer direction
1748  *
1749  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1750  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1751  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1752  * sg_dma_{address,length}.
1753  */
1754 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1755                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1756 {
1757         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1758 }
1759
1760 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1761                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1762                 bool is_coherent)
1763 {
1764         struct scatterlist *s;
1765         int i;
1766
1767         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1768                 if (sg_dma_len(s))
1769                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1770                                                sg_dma_len(s));
1771                 if (!is_coherent &&
1772                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1773                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1774                                               s->length, dir);
1775         }
1776 }
1777
1778 /**
1779  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1780  * @dev: valid struct device pointer
1781  * @sg: list of buffers
1782  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1783  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1784  *
1785  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1786  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1787  */
1788 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1789                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1790 {
1791         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1792 }
1793
1794 /**
1795  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1796  * @dev: valid struct device pointer
1797  * @sg: list of buffers
1798  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1799  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1800  *
1801  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1802  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1803  */
1804 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1805                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1806 {
1807         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1808 }
1809
1810 /**
1811  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1812  * @dev: valid struct device pointer
1813  * @sg: list of buffers
1814  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1815  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1816  */
1817 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1818                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1819 {
1820         struct scatterlist *s;
1821         int i;
1822
1823         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1824                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1825
1826 }
1827
1828 /**
1829  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1830  * @dev: valid struct device pointer
1831  * @sg: list of buffers
1832  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1833  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1834  */
1835 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1836                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1837 {
1838         struct scatterlist *s;
1839         int i;
1840
1841         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1842                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1843 }
1844
1845
1846 /**
1847  * arm_coherent_iommu_map_page
1848  * @dev: valid struct device pointer
1849  * @page: page that buffer resides in
1850  * @offset: offset into page for start of buffer
1851  * @size: size of buffer to map
1852  * @dir: DMA transfer direction
1853  *
1854  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1855  */
1856 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1857              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1858              struct dma_attrs *attrs)
1859 {
1860         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1861         dma_addr_t dma_addr;
1862         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1863
1864         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1865         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1866                 return dma_addr;
1867
1868         prot = __dma_direction_to_prot(dir);
1869
1870         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1871         if (ret < 0)
1872                 goto fail;
1873
1874         return dma_addr + offset;
1875 fail:
1876         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1877         return DMA_ERROR_CODE;
1878 }
1879
1880 /**
1881  * arm_iommu_map_page
1882  * @dev: valid struct device pointer
1883  * @page: page that buffer resides in
1884  * @offset: offset into page for start of buffer
1885  * @size: size of buffer to map
1886  * @dir: DMA transfer direction
1887  *
1888  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1889  */
1890 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1891              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1892              struct dma_attrs *attrs)
1893 {
1894         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1895                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1896
1897         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1898 }
1899
1900 /**
1901  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1902  * @dev: valid struct device pointer
1903  * @handle: DMA address of buffer
1904  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1905  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1906  *
1907  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1908  */
1909 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1910                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1911                 struct dma_attrs *attrs)
1912 {
1913         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1914         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1915         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1916         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1917
1918         if (!iova)
1919                 return;
1920
1921         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1922         __free_iova(mapping, iova, len);
1923 }
1924
1925 /**
1926  * arm_iommu_unmap_page
1927  * @dev: valid struct device pointer
1928  * @handle: DMA address of buffer
1929  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1930  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1931  *
1932  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1933  */
1934 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1935                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1936                 struct dma_attrs *attrs)
1937 {
1938         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1939         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1940         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1941         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1942         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1943
1944         if (!iova)
1945                 return;
1946
1947         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1948                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1949
1950         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1951         __free_iova(mapping, iova, len);
1952 }
1953
1954 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1955                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1956 {
1957         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1958         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1959         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1960         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1961
1962         if (!iova)
1963                 return;
1964
1965         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1966 }
1967
1968 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1969                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1970 {
1971         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1972         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1973         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1974         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1975
1976         if (!iova)
1977                 return;
1978
1979         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1980 }
1981
1982 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1983         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1984         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1985         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1986         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1987
1988         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1989         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1990         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1991         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1992
1993         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1994         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1995         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1996         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1997 };
1998
1999 struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
2000         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
2001         .free           = arm_iommu_free_attrs,
2002         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
2003         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2004
2005         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
2006         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
2007
2008         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
2009         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
2010 };
2011
2012 /**
2013  * arm_iommu_create_mapping
2014  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
2015  * @base: start address of the valid IO address space
2016  * @size: maximum size of the valid IO address space
2017  *
2018  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
2019  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
2020  * mapping with IOMMU aware functions.
2021  *
2022  * The client device need to be attached to the mapping with
2023  * arm_iommu_attach_device function.
2024  */
2025 struct dma_iommu_mapping *
2026 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, u64 size)
2027 {
2028         unsigned int bits = size >> PAGE_SHIFT;
2029         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(bits) * sizeof(long);
2030         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2031         int extensions = 1;
2032         int err = -ENOMEM;
2033
2034         /* currently only 32-bit DMA address space is supported */
2035         if (size > DMA_BIT_MASK(32) + 1)
2036                 return ERR_PTR(-ERANGE);
2037
2038         if (!bitmap_size)
2039                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2040
2041         if (bitmap_size > PAGE_SIZE) {
2042                 extensions = bitmap_size / PAGE_SIZE;
2043                 bitmap_size = PAGE_SIZE;
2044         }
2045
2046         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
2047         if (!mapping)
2048                 goto err;
2049
2050         mapping->bitmap_size = bitmap_size;
2051         mapping->bitmaps = kzalloc(extensions * sizeof(unsigned long *),
2052                                 GFP_KERNEL);
2053         if (!mapping->bitmaps)
2054                 goto err2;
2055
2056         mapping->bitmaps[0] = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
2057         if (!mapping->bitmaps[0])
2058                 goto err3;
2059
2060         mapping->nr_bitmaps = 1;
2061         mapping->extensions = extensions;
2062         mapping->base = base;
2063         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
2064
2065         spin_lock_init(&mapping->lock);
2066
2067         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2068         if (!mapping->domain)
2069                 goto err4;
2070
2071         kref_init(&mapping->kref);
2072         return mapping;
2073 err4:
2074         kfree(mapping->bitmaps[0]);
2075 err3:
2076         kfree(mapping->bitmaps);
2077 err2:
2078         kfree(mapping);
2079 err:
2080         return ERR_PTR(err);
2081 }
2082 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
2083
2084 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
2085 {
2086         int i;
2087         struct dma_iommu_mapping *mapping =
2088                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
2089
2090         iommu_domain_free(mapping->domain);
2091         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++)
2092                 kfree(mapping->bitmaps[i]);
2093         kfree(mapping->bitmaps);
2094         kfree(mapping);
2095 }
2096
2097 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2098 {
2099         int next_bitmap;
2100
2101         if (mapping->nr_bitmaps >= mapping->extensions)
2102                 return -EINVAL;
2103
2104         next_bitmap = mapping->nr_bitmaps;
2105         mapping->bitmaps[next_bitmap] = kzalloc(mapping->bitmap_size,
2106                                                 GFP_ATOMIC);
2107         if (!mapping->bitmaps[next_bitmap])
2108                 return -ENOMEM;
2109
2110         mapping->nr_bitmaps++;
2111
2112         return 0;
2113 }
2114
2115 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2116 {
2117         if (mapping)
2118                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2119 }
2120 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
2121
2122 static int __arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2123                                      struct dma_iommu_mapping *mapping)
2124 {
2125         int err;
2126
2127         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
2128         if (err)
2129                 return err;
2130
2131         kref_get(&mapping->kref);
2132         to_dma_iommu_mapping(dev) = mapping;
2133
2134         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
2135         return 0;
2136 }
2137
2138 /**
2139  * arm_iommu_attach_device
2140  * @dev: valid struct device pointer
2141  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
2142  *      arm_iommu_create_mapping)
2143  *
2144  * Attaches specified io address space mapping to the provided device.
2145  * This replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
2146  * IOMMU aware version.
2147  *
2148  * More than one client might be attached to the same io address space
2149  * mapping.
2150  */
2151 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2152                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
2153 {
2154         int err;
2155
2156         err = __arm_iommu_attach_device(dev, mapping);
2157         if (err)
2158                 return err;
2159
2160         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
2161         return 0;
2162 }
2163 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
2164
2165 static void __arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2166 {
2167         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2168
2169         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2170         if (!mapping) {
2171                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
2172                 return;
2173         }
2174
2175         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
2176         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2177         to_dma_iommu_mapping(dev) = NULL;
2178
2179         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
2180 }
2181
2182 /**
2183  * arm_iommu_detach_device
2184  * @dev: valid struct device pointer
2185  *
2186  * Detaches the provided device from a previously attached map.
2187  * This voids the dma operations (dma_map_ops pointer)
2188  */
2189 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2190 {
2191         __arm_iommu_detach_device(dev);
2192         set_dma_ops(dev, NULL);
2193 }
2194 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
2195
2196 static struct dma_map_ops *arm_get_iommu_dma_map_ops(bool coherent)
2197 {
2198         return coherent ? &iommu_coherent_ops : &iommu_ops;
2199 }
2200
2201 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2202                                     const struct iommu_ops *iommu)
2203 {
2204         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2205
2206         if (!iommu)
2207                 return false;
2208
2209         mapping = arm_iommu_create_mapping(dev->bus, dma_base, size);
2210         if (IS_ERR(mapping)) {
2211                 pr_warn("Failed to create %llu-byte IOMMU mapping for device %s\n",
2212                                 size, dev_name(dev));
2213                 return false;
2214         }
2215
2216         if (__arm_iommu_attach_device(dev, mapping)) {
2217                 pr_warn("Failed to attached device %s to IOMMU_mapping\n",
2218                                 dev_name(dev));
2219                 arm_iommu_release_mapping(mapping);
2220                 return false;
2221         }
2222
2223         return true;
2224 }
2225
2226 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev)
2227 {
2228         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2229
2230         if (!mapping)
2231                 return;
2232
2233         __arm_iommu_detach_device(dev);
2234         arm_iommu_release_mapping(mapping);
2235 }
2236
2237 #else
2238
2239 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2240                                     const struct iommu_ops *iommu)
2241 {
2242         return false;
2243 }
2244
2245 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev) { }
2246
2247 #define arm_get_iommu_dma_map_ops arm_get_dma_map_ops
2248
2249 #endif  /* CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU */
2250
2251 static struct dma_map_ops *arm_get_dma_map_ops(bool coherent)
2252 {
2253         return coherent ? &arm_coherent_dma_ops : &arm_dma_ops;
2254 }
2255
2256 void arch_setup_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2257                         const struct iommu_ops *iommu, bool coherent)
2258 {
2259         struct dma_map_ops *dma_ops;
2260
2261         dev->archdata.dma_coherent = coherent;
2262         if (arm_setup_iommu_dma_ops(dev, dma_base, size, iommu))
2263                 dma_ops = arm_get_iommu_dma_map_ops(coherent);
2264         else
2265                 dma_ops = arm_get_dma_map_ops(coherent);
2266
2267         set_dma_ops(dev, dma_ops);
2268 }
2269
2270 void arch_teardown_dma_ops(struct device *dev)
2271 {
2272         arm_teardown_iommu_dma_ops(dev);
2273 }