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