Merge tag 'sound-5.5-rc6' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tiwai...
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / arm / mm / dma-mapping.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
4  *
5  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
6  *
7  *  DMA uncached mapping support.
8  */
9 #include <linux/module.h>
10 #include <linux/mm.h>
11 #include <linux/genalloc.h>
12 #include <linux/gfp.h>
13 #include <linux/errno.h>
14 #include <linux/list.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/device.h>
17 #include <linux/dma-direct.h>
18 #include <linux/dma-mapping.h>
19 #include <linux/dma-noncoherent.h>
20 #include <linux/dma-contiguous.h>
21 #include <linux/highmem.h>
22 #include <linux/memblock.h>
23 #include <linux/slab.h>
24 #include <linux/iommu.h>
25 #include <linux/io.h>
26 #include <linux/vmalloc.h>
27 #include <linux/sizes.h>
28 #include <linux/cma.h>
29
30 #include <asm/memory.h>
31 #include <asm/highmem.h>
32 #include <asm/cacheflush.h>
33 #include <asm/tlbflush.h>
34 #include <asm/mach/arch.h>
35 #include <asm/dma-iommu.h>
36 #include <asm/mach/map.h>
37 #include <asm/system_info.h>
38 #include <asm/dma-contiguous.h>
39 #include <xen/swiotlb-xen.h>
40
41 #include "dma.h"
42 #include "mm.h"
43
44 struct arm_dma_alloc_args {
45         struct device *dev;
46         size_t size;
47         gfp_t gfp;
48         pgprot_t prot;
49         const void *caller;
50         bool want_vaddr;
51         int coherent_flag;
52 };
53
54 struct arm_dma_free_args {
55         struct device *dev;
56         size_t size;
57         void *cpu_addr;
58         struct page *page;
59         bool want_vaddr;
60 };
61
62 #define NORMAL      0
63 #define COHERENT    1
64
65 struct arm_dma_allocator {
66         void *(*alloc)(struct arm_dma_alloc_args *args,
67                        struct page **ret_page);
68         void (*free)(struct arm_dma_free_args *args);
69 };
70
71 struct arm_dma_buffer {
72         struct list_head list;
73         void *virt;
74         struct arm_dma_allocator *allocator;
75 };
76
77 static LIST_HEAD(arm_dma_bufs);
78 static DEFINE_SPINLOCK(arm_dma_bufs_lock);
79
80 static struct arm_dma_buffer *arm_dma_buffer_find(void *virt)
81 {
82         struct arm_dma_buffer *buf, *found = NULL;
83         unsigned long flags;
84
85         spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
86         list_for_each_entry(buf, &arm_dma_bufs, list) {
87                 if (buf->virt == virt) {
88                         list_del(&buf->list);
89                         found = buf;
90                         break;
91                 }
92         }
93         spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
94         return found;
95 }
96
97 /*
98  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
99  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
100  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
101  * represent the transitions between these two ownership states.
102  *
103  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
104  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
105  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
106  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
107  *
108  */
109 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
110                 size_t, enum dma_data_direction);
111 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
112                 size_t, enum dma_data_direction);
113
114 /**
115  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
116  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
117  * @page: page that buffer resides in
118  * @offset: offset into page for start of buffer
119  * @size: size of buffer to map
120  * @dir: DMA transfer direction
121  *
122  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
123  * or written back.
124  *
125  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
126  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
127  */
128 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
129              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
130              unsigned long attrs)
131 {
132         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
133                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
134         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
135 }
136
137 static dma_addr_t arm_coherent_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
138              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
139              unsigned long attrs)
140 {
141         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
142 }
143
144 /**
145  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
146  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
147  * @handle: DMA address of buffer
148  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
149  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
150  *
151  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
152  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
153  * All other usages are undefined.
154  *
155  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
156  * whatever the device wrote there.
157  */
158 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
159                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
160 {
161         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
162                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
163                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
164 }
165
166 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
167                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
168 {
169         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
170         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
171         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
172 }
173
174 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
175                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
176 {
177         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
178         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
179         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
180 }
181
182 const struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
183         .alloc                  = arm_dma_alloc,
184         .free                   = arm_dma_free,
185         .mmap                   = arm_dma_mmap,
186         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
187         .map_page               = arm_dma_map_page,
188         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
189         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
190         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
191         .map_resource           = dma_direct_map_resource,
192         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
193         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
194         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
195         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
196         .dma_supported          = arm_dma_supported,
197         .get_required_mask      = dma_direct_get_required_mask,
198 };
199 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
200
201 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
202         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs);
203 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
204                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs);
205 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
206                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
207                  unsigned long attrs);
208
209 const struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
210         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
211         .free                   = arm_coherent_dma_free,
212         .mmap                   = arm_coherent_dma_mmap,
213         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
214         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
215         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
216         .map_resource           = dma_direct_map_resource,
217         .dma_supported          = arm_dma_supported,
218         .get_required_mask      = dma_direct_get_required_mask,
219 };
220 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
221
222 static int __dma_supported(struct device *dev, u64 mask, bool warn)
223 {
224         unsigned long max_dma_pfn = min(max_pfn, arm_dma_pfn_limit);
225
226         /*
227          * Translate the device's DMA mask to a PFN limit.  This
228          * PFN number includes the page which we can DMA to.
229          */
230         if (dma_to_pfn(dev, mask) < max_dma_pfn) {
231                 if (warn)
232                         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",
233                                  mask,
234                                  dma_to_pfn(dev, 0), dma_to_pfn(dev, mask) + 1,
235                                  max_dma_pfn + 1);
236                 return 0;
237         }
238
239         return 1;
240 }
241
242 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
243 {
244         u64 mask = (u64)DMA_BIT_MASK(32);
245
246         if (dev) {
247                 mask = dev->coherent_dma_mask;
248
249                 /*
250                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
251                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
252                  */
253                 if (mask == 0) {
254                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
255                         return 0;
256                 }
257
258                 if (!__dma_supported(dev, mask, true))
259                         return 0;
260         }
261
262         return mask;
263 }
264
265 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size, int coherent_flag)
266 {
267         /*
268          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
269          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
270          */
271         if (PageHighMem(page)) {
272                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
273                 phys_addr_t end = base + size;
274                 while (size > 0) {
275                         void *ptr = kmap_atomic(page);
276                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
277                         if (coherent_flag != COHERENT)
278                                 dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
279                         kunmap_atomic(ptr);
280                         page++;
281                         size -= PAGE_SIZE;
282                 }
283                 if (coherent_flag != COHERENT)
284                         outer_flush_range(base, end);
285         } else {
286                 void *ptr = page_address(page);
287                 memset(ptr, 0, size);
288                 if (coherent_flag != COHERENT) {
289                         dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
290                         outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
291                 }
292         }
293 }
294
295 /*
296  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
297  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
298  */
299 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
300                                        gfp_t gfp, int coherent_flag)
301 {
302         unsigned long order = get_order(size);
303         struct page *page, *p, *e;
304
305         page = alloc_pages(gfp, order);
306         if (!page)
307                 return NULL;
308
309         /*
310          * Now split the huge page and free the excess pages
311          */
312         split_page(page, order);
313         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
314                 __free_page(p);
315
316         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
317
318         return page;
319 }
320
321 /*
322  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
323  */
324 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
325 {
326         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
327
328         while (page < e) {
329                 __free_page(page);
330                 page++;
331         }
332 }
333
334 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
335                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
336                                      const void *caller, bool want_vaddr,
337                                      int coherent_flag, gfp_t gfp);
338
339 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
340                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
341                                  const void *caller, bool want_vaddr);
342
343 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
344 static struct gen_pool *atomic_pool __ro_after_init;
345
346 static size_t atomic_pool_size __initdata = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE;
347
348 static int __init early_coherent_pool(char *p)
349 {
350         atomic_pool_size = memparse(p, &p);
351         return 0;
352 }
353 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
354
355 /*
356  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
357  */
358 static int __init atomic_pool_init(void)
359 {
360         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(PAGE_KERNEL);
361         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
362         struct page *page;
363         void *ptr;
364
365         atomic_pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, -1);
366         if (!atomic_pool)
367                 goto out;
368         /*
369          * The atomic pool is only used for non-coherent allocations
370          * so we must pass NORMAL for coherent_flag.
371          */
372         if (dev_get_cma_area(NULL))
373                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, atomic_pool_size, prot,
374                                       &page, atomic_pool_init, true, NORMAL,
375                                       GFP_KERNEL);
376         else
377                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, atomic_pool_size, gfp, prot,
378                                            &page, atomic_pool_init, true);
379         if (ptr) {
380                 int ret;
381
382                 ret = gen_pool_add_virt(atomic_pool, (unsigned long)ptr,
383                                         page_to_phys(page),
384                                         atomic_pool_size, -1);
385                 if (ret)
386                         goto destroy_genpool;
387
388                 gen_pool_set_algo(atomic_pool,
389                                 gen_pool_first_fit_order_align,
390                                 NULL);
391                 pr_info("DMA: preallocated %zu KiB pool for atomic coherent allocations\n",
392                        atomic_pool_size / 1024);
393                 return 0;
394         }
395
396 destroy_genpool:
397         gen_pool_destroy(atomic_pool);
398         atomic_pool = NULL;
399 out:
400         pr_err("DMA: failed to allocate %zu KiB pool for atomic coherent allocation\n",
401                atomic_pool_size / 1024);
402         return -ENOMEM;
403 }
404 /*
405  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
406  */
407 postcore_initcall(atomic_pool_init);
408
409 struct dma_contig_early_reserve {
410         phys_addr_t base;
411         unsigned long size;
412 };
413
414 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
415
416 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
417
418 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
419 {
420         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
421         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
422         dma_mmu_remap_num++;
423 }
424
425 void __init dma_contiguous_remap(void)
426 {
427         int i;
428         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
429                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
430                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
431                 struct map_desc map;
432                 unsigned long addr;
433
434                 if (end > arm_lowmem_limit)
435                         end = arm_lowmem_limit;
436                 if (start >= end)
437                         continue;
438
439                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
440                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
441                 map.length = end - start;
442                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
443
444                 /*
445                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
446                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
447                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
448                  *
449                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
450                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
451                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
452                  */
453                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
454                      addr += PMD_SIZE)
455                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
456
457                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
458                                        __phys_to_virt(end));
459
460                 iotable_init(&map, 1);
461         }
462 }
463
464 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, unsigned long addr, void *data)
465 {
466         struct page *page = virt_to_page(addr);
467         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
468
469         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
470         return 0;
471 }
472
473 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
474 {
475         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
476         unsigned end = start + size;
477
478         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
479         flush_tlb_kernel_range(start, end);
480 }
481
482 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
483                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
484                                  const void *caller, bool want_vaddr)
485 {
486         struct page *page;
487         void *ptr = NULL;
488         /*
489          * __alloc_remap_buffer is only called when the device is
490          * non-coherent
491          */
492         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, NORMAL);
493         if (!page)
494                 return NULL;
495         if (!want_vaddr)
496                 goto out;
497
498         ptr = dma_common_contiguous_remap(page, size, prot, caller);
499         if (!ptr) {
500                 __dma_free_buffer(page, size);
501                 return NULL;
502         }
503
504  out:
505         *ret_page = page;
506         return ptr;
507 }
508
509 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
510 {
511         unsigned long val;
512         void *ptr = NULL;
513
514         if (!atomic_pool) {
515                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
516                 return NULL;
517         }
518
519         val = gen_pool_alloc(atomic_pool, size);
520         if (val) {
521                 phys_addr_t phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, val);
522
523                 *ret_page = phys_to_page(phys);
524                 ptr = (void *)val;
525         }
526
527         return ptr;
528 }
529
530 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
531 {
532         return gen_pool_has_addr(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
533 }
534
535 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
536 {
537         if (!__in_atomic_pool(start, size))
538                 return 0;
539
540         gen_pool_free(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
541
542         return 1;
543 }
544
545 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
546                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
547                                      const void *caller, bool want_vaddr,
548                                      int coherent_flag, gfp_t gfp)
549 {
550         unsigned long order = get_order(size);
551         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
552         struct page *page;
553         void *ptr = NULL;
554
555         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order, gfp & __GFP_NOWARN);
556         if (!page)
557                 return NULL;
558
559         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
560
561         if (!want_vaddr)
562                 goto out;
563
564         if (PageHighMem(page)) {
565                 ptr = dma_common_contiguous_remap(page, size, prot, caller);
566                 if (!ptr) {
567                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
568                         return NULL;
569                 }
570         } else {
571                 __dma_remap(page, size, prot);
572                 ptr = page_address(page);
573         }
574
575  out:
576         *ret_page = page;
577         return ptr;
578 }
579
580 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
581                                    void *cpu_addr, size_t size, bool want_vaddr)
582 {
583         if (want_vaddr) {
584                 if (PageHighMem(page))
585                         dma_common_free_remap(cpu_addr, size);
586                 else
587                         __dma_remap(page, size, PAGE_KERNEL);
588         }
589         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
590 }
591
592 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(unsigned long attrs, pgprot_t prot)
593 {
594         prot = (attrs & DMA_ATTR_WRITE_COMBINE) ?
595                         pgprot_writecombine(prot) :
596                         pgprot_dmacoherent(prot);
597         return prot;
598 }
599
600 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
601                                    struct page **ret_page)
602 {
603         struct page *page;
604         /* __alloc_simple_buffer is only called when the device is coherent */
605         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, COHERENT);
606         if (!page)
607                 return NULL;
608
609         *ret_page = page;
610         return page_address(page);
611 }
612
613 static void *simple_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
614                                     struct page **ret_page)
615 {
616         return __alloc_simple_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
617                                      ret_page);
618 }
619
620 static void simple_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
621 {
622         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
623 }
624
625 static struct arm_dma_allocator simple_allocator = {
626         .alloc = simple_allocator_alloc,
627         .free = simple_allocator_free,
628 };
629
630 static void *cma_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
631                                  struct page **ret_page)
632 {
633         return __alloc_from_contiguous(args->dev, args->size, args->prot,
634                                        ret_page, args->caller,
635                                        args->want_vaddr, args->coherent_flag,
636                                        args->gfp);
637 }
638
639 static void cma_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
640 {
641         __free_from_contiguous(args->dev, args->page, args->cpu_addr,
642                                args->size, args->want_vaddr);
643 }
644
645 static struct arm_dma_allocator cma_allocator = {
646         .alloc = cma_allocator_alloc,
647         .free = cma_allocator_free,
648 };
649
650 static void *pool_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
651                                   struct page **ret_page)
652 {
653         return __alloc_from_pool(args->size, ret_page);
654 }
655
656 static void pool_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
657 {
658         __free_from_pool(args->cpu_addr, args->size);
659 }
660
661 static struct arm_dma_allocator pool_allocator = {
662         .alloc = pool_allocator_alloc,
663         .free = pool_allocator_free,
664 };
665
666 static void *remap_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
667                                    struct page **ret_page)
668 {
669         return __alloc_remap_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
670                                     args->prot, ret_page, args->caller,
671                                     args->want_vaddr);
672 }
673
674 static void remap_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
675 {
676         if (args->want_vaddr)
677                 dma_common_free_remap(args->cpu_addr, args->size);
678
679         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
680 }
681
682 static struct arm_dma_allocator remap_allocator = {
683         .alloc = remap_allocator_alloc,
684         .free = remap_allocator_free,
685 };
686
687 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
688                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent,
689                          unsigned long attrs, const void *caller)
690 {
691         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
692         struct page *page = NULL;
693         void *addr;
694         bool allowblock, cma;
695         struct arm_dma_buffer *buf;
696         struct arm_dma_alloc_args args = {
697                 .dev = dev,
698                 .size = PAGE_ALIGN(size),
699                 .gfp = gfp,
700                 .prot = prot,
701                 .caller = caller,
702                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
703                 .coherent_flag = is_coherent ? COHERENT : NORMAL,
704         };
705
706 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
707         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
708         if (limit && size >= limit) {
709                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
710                         size, mask);
711                 return NULL;
712         }
713 #endif
714
715         if (!mask)
716                 return NULL;
717
718         buf = kzalloc(sizeof(*buf),
719                       gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_DMA32 | __GFP_HIGHMEM));
720         if (!buf)
721                 return NULL;
722
723         if (mask < 0xffffffffULL)
724                 gfp |= GFP_DMA;
725
726         /*
727          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
728          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
729          * handle them.  The real problem is that this flag probably
730          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
731          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
732          */
733         gfp &= ~(__GFP_COMP);
734         args.gfp = gfp;
735
736         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
737         allowblock = gfpflags_allow_blocking(gfp);
738         cma = allowblock ? dev_get_cma_area(dev) : false;
739
740         if (cma)
741                 buf->allocator = &cma_allocator;
742         else if (is_coherent)
743                 buf->allocator = &simple_allocator;
744         else if (allowblock)
745                 buf->allocator = &remap_allocator;
746         else
747                 buf->allocator = &pool_allocator;
748
749         addr = buf->allocator->alloc(&args, &page);
750
751         if (page) {
752                 unsigned long flags;
753
754                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
755                 buf->virt = args.want_vaddr ? addr : page;
756
757                 spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
758                 list_add(&buf->list, &arm_dma_bufs);
759                 spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
760         } else {
761                 kfree(buf);
762         }
763
764         return args.want_vaddr ? addr : page;
765 }
766
767 /*
768  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
769  * virtual and bus address for that space.
770  */
771 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
772                     gfp_t gfp, unsigned long attrs)
773 {
774         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
775
776         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
777                            attrs, __builtin_return_address(0));
778 }
779
780 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
781         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
782 {
783         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, PAGE_KERNEL, true,
784                            attrs, __builtin_return_address(0));
785 }
786
787 static int __arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
788                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
789                  unsigned long attrs)
790 {
791         int ret = -ENXIO;
792         unsigned long nr_vma_pages = vma_pages(vma);
793         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
794         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
795         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
796
797         if (dma_mmap_from_dev_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
798                 return ret;
799
800         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
801                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
802                                       pfn + off,
803                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
804                                       vma->vm_page_prot);
805         }
806
807         return ret;
808 }
809
810 /*
811  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
812  */
813 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
814                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
815                  unsigned long attrs)
816 {
817         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
818 }
819
820 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
821                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
822                  unsigned long attrs)
823 {
824         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
825         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
826 }
827
828 /*
829  * Free a buffer as defined by the above mapping.
830  */
831 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
832                            dma_addr_t handle, unsigned long attrs,
833                            bool is_coherent)
834 {
835         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
836         struct arm_dma_buffer *buf;
837         struct arm_dma_free_args args = {
838                 .dev = dev,
839                 .size = PAGE_ALIGN(size),
840                 .cpu_addr = cpu_addr,
841                 .page = page,
842                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
843         };
844
845         buf = arm_dma_buffer_find(cpu_addr);
846         if (WARN(!buf, "Freeing invalid buffer %p\n", cpu_addr))
847                 return;
848
849         buf->allocator->free(&args);
850         kfree(buf);
851 }
852
853 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
854                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
855 {
856         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
857 }
858
859 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
860                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
861 {
862         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
863 }
864
865 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
866                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
867                  unsigned long attrs)
868 {
869         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, handle);
870         struct page *page;
871         int ret;
872
873         /* If the PFN is not valid, we do not have a struct page */
874         if (!pfn_valid(pfn))
875                 return -ENXIO;
876
877         page = pfn_to_page(pfn);
878
879         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
880         if (unlikely(ret))
881                 return ret;
882
883         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
884         return 0;
885 }
886
887 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
888         size_t size, enum dma_data_direction dir,
889         void (*op)(const void *, size_t, int))
890 {
891         unsigned long pfn;
892         size_t left = size;
893
894         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
895         offset %= PAGE_SIZE;
896
897         /*
898          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
899          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
900          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
901          * optimized out.
902          */
903         do {
904                 size_t len = left;
905                 void *vaddr;
906
907                 page = pfn_to_page(pfn);
908
909                 if (PageHighMem(page)) {
910                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
911                                 len = PAGE_SIZE - offset;
912
913                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
914                                 vaddr = kmap_atomic(page);
915                                 op(vaddr + offset, len, dir);
916                                 kunmap_atomic(vaddr);
917                         } else {
918                                 vaddr = kmap_high_get(page);
919                                 if (vaddr) {
920                                         op(vaddr + offset, len, dir);
921                                         kunmap_high(page);
922                                 }
923                         }
924                 } else {
925                         vaddr = page_address(page) + offset;
926                         op(vaddr, len, dir);
927                 }
928                 offset = 0;
929                 pfn++;
930                 left -= len;
931         } while (left);
932 }
933
934 /*
935  * Make an area consistent for devices.
936  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
937  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
938  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
939  */
940 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
941         size_t size, enum dma_data_direction dir)
942 {
943         phys_addr_t paddr;
944
945         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
946
947         paddr = page_to_phys(page) + off;
948         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
949                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
950         } else {
951                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
952         }
953         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
954 }
955
956 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
957         size_t size, enum dma_data_direction dir)
958 {
959         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + off;
960
961         /* FIXME: non-speculating: not required */
962         /* in any case, don't bother invalidating if DMA to device */
963         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
964                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
965
966                 dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
967         }
968
969         /*
970          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
971          */
972         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
973                 unsigned long pfn;
974                 size_t left = size;
975
976                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
977                 off %= PAGE_SIZE;
978                 if (off) {
979                         pfn++;
980                         left -= PAGE_SIZE - off;
981                 }
982                 while (left >= PAGE_SIZE) {
983                         page = pfn_to_page(pfn++);
984                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
985                         left -= PAGE_SIZE;
986                 }
987         }
988 }
989
990 /**
991  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
992  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
993  * @sg: list of buffers
994  * @nents: number of buffers to map
995  * @dir: DMA transfer direction
996  *
997  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
998  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
999  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
1000  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
1001  * sg_dma_{address,length}.
1002  *
1003  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
1004  * here.
1005  */
1006 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1007                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1008 {
1009         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1010         struct scatterlist *s;
1011         int i, j;
1012
1013         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1014 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
1015                 s->dma_length = s->length;
1016 #endif
1017                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
1018                                                 s->length, dir, attrs);
1019                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
1020                         goto bad_mapping;
1021         }
1022         return nents;
1023
1024  bad_mapping:
1025         for_each_sg(sg, s, i, j)
1026                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1027         return 0;
1028 }
1029
1030 /**
1031  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1032  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1033  * @sg: list of buffers
1034  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1035  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1036  *
1037  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1038  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1039  */
1040 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1041                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1042 {
1043         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1044         struct scatterlist *s;
1045
1046         int i;
1047
1048         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1049                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1050 }
1051
1052 /**
1053  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
1054  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1055  * @sg: list of buffers
1056  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1057  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1058  */
1059 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1060                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1061 {
1062         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1063         struct scatterlist *s;
1064         int i;
1065
1066         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1067                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1068                                          dir);
1069 }
1070
1071 /**
1072  * arm_dma_sync_sg_for_device
1073  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1074  * @sg: list of buffers
1075  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1076  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1077  */
1078 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1079                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1080 {
1081         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1082         struct scatterlist *s;
1083         int i;
1084
1085         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1086                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1087                                             dir);
1088 }
1089
1090 /*
1091  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
1092  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
1093  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
1094  * to this function.
1095  */
1096 int arm_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
1097 {
1098         return __dma_supported(dev, mask, false);
1099 }
1100
1101 static const struct dma_map_ops *arm_get_dma_map_ops(bool coherent)
1102 {
1103         /*
1104          * When CONFIG_ARM_LPAE is set, physical address can extend above
1105          * 32-bits, which then can't be addressed by devices that only support
1106          * 32-bit DMA.
1107          * Use the generic dma-direct / swiotlb ops code in that case, as that
1108          * handles bounce buffering for us.
1109          */
1110         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM_LPAE))
1111                 return NULL;
1112         return coherent ? &arm_coherent_dma_ops : &arm_dma_ops;
1113 }
1114
1115 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1116
1117 static int __dma_info_to_prot(enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1118 {
1119         int prot = 0;
1120
1121         if (attrs & DMA_ATTR_PRIVILEGED)
1122                 prot |= IOMMU_PRIV;
1123
1124         switch (dir) {
1125         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1126                 return prot | IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1127         case DMA_TO_DEVICE:
1128                 return prot | IOMMU_READ;
1129         case DMA_FROM_DEVICE:
1130                 return prot | IOMMU_WRITE;
1131         default:
1132                 return prot;
1133         }
1134 }
1135
1136 /* IOMMU */
1137
1138 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping);
1139
1140 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1141                                       size_t size)
1142 {
1143         unsigned int order = get_order(size);
1144         unsigned int align = 0;
1145         unsigned int count, start;
1146         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1147         unsigned long flags;
1148         dma_addr_t iova;
1149         int i;
1150
1151         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1152                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1153
1154         count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1155         align = (1 << order) - 1;
1156
1157         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1158         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++) {
1159                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1160                                 mapping->bits, 0, count, align);
1161
1162                 if (start > mapping->bits)
1163                         continue;
1164
1165                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1166                 break;
1167         }
1168
1169         /*
1170          * No unused range found. Try to extend the existing mapping
1171          * and perform a second attempt to reserve an IO virtual
1172          * address range of size bytes.
1173          */
1174         if (i == mapping->nr_bitmaps) {
1175                 if (extend_iommu_mapping(mapping)) {
1176                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1177                         return DMA_MAPPING_ERROR;
1178                 }
1179
1180                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1181                                 mapping->bits, 0, count, align);
1182
1183                 if (start > mapping->bits) {
1184                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1185                         return DMA_MAPPING_ERROR;
1186                 }
1187
1188                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1189         }
1190         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1191
1192         iova = mapping->base + (mapping_size * i);
1193         iova += start << PAGE_SHIFT;
1194
1195         return iova;
1196 }
1197
1198 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1199                                dma_addr_t addr, size_t size)
1200 {
1201         unsigned int start, count;
1202         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1203         unsigned long flags;
1204         dma_addr_t bitmap_base;
1205         u32 bitmap_index;
1206
1207         if (!size)
1208                 return;
1209
1210         bitmap_index = (u32) (addr - mapping->base) / (u32) mapping_size;
1211         BUG_ON(addr < mapping->base || bitmap_index > mapping->extensions);
1212
1213         bitmap_base = mapping->base + mapping_size * bitmap_index;
1214
1215         start = (addr - bitmap_base) >> PAGE_SHIFT;
1216
1217         if (addr + size > bitmap_base + mapping_size) {
1218                 /*
1219                  * The address range to be freed reaches into the iova
1220                  * range of the next bitmap. This should not happen as
1221                  * we don't allow this in __alloc_iova (at the
1222                  * moment).
1223                  */
1224                 BUG();
1225         } else
1226                 count = size >> PAGE_SHIFT;
1227
1228         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1229         bitmap_clear(mapping->bitmaps[bitmap_index], start, count);
1230         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1231 }
1232
1233 /* We'll try 2M, 1M, 64K, and finally 4K; array must end with 0! */
1234 static const int iommu_order_array[] = { 9, 8, 4, 0 };
1235
1236 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1237                                           gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1238                                           int coherent_flag)
1239 {
1240         struct page **pages;
1241         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1242         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1243         int i = 0;
1244         int order_idx = 0;
1245
1246         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1247                 pages = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
1248         else
1249                 pages = vzalloc(array_size);
1250         if (!pages)
1251                 return NULL;
1252
1253         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS)
1254         {
1255                 unsigned long order = get_order(size);
1256                 struct page *page;
1257
1258                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order,
1259                                                  gfp & __GFP_NOWARN);
1260                 if (!page)
1261                         goto error;
1262
1263                 __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
1264
1265                 for (i = 0; i < count; i++)
1266                         pages[i] = page + i;
1267
1268                 return pages;
1269         }
1270
1271         /* Go straight to 4K chunks if caller says it's OK. */
1272         if (attrs & DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES)
1273                 order_idx = ARRAY_SIZE(iommu_order_array) - 1;
1274
1275         /*
1276          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1277          */
1278         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1279
1280         while (count) {
1281                 int j, order;
1282
1283                 order = iommu_order_array[order_idx];
1284
1285                 /* Drop down when we get small */
1286                 if (__fls(count) < order) {
1287                         order_idx++;
1288                         continue;
1289                 }
1290
1291                 if (order) {
1292                         /* See if it's easy to allocate a high-order chunk */
1293                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NORETRY, order);
1294
1295                         /* Go down a notch at first sign of pressure */
1296                         if (!pages[i]) {
1297                                 order_idx++;
1298                                 continue;
1299                         }
1300                 } else {
1301                         pages[i] = alloc_pages(gfp, 0);
1302                         if (!pages[i])
1303                                 goto error;
1304                 }
1305
1306                 if (order) {
1307                         split_page(pages[i], order);
1308                         j = 1 << order;
1309                         while (--j)
1310                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1311                 }
1312
1313                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order, coherent_flag);
1314                 i += 1 << order;
1315                 count -= 1 << order;
1316         }
1317
1318         return pages;
1319 error:
1320         while (i--)
1321                 if (pages[i])
1322                         __free_pages(pages[i], 0);
1323         kvfree(pages);
1324         return NULL;
1325 }
1326
1327 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1328                                size_t size, unsigned long attrs)
1329 {
1330         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1331         int i;
1332
1333         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS) {
1334                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1335         } else {
1336                 for (i = 0; i < count; i++)
1337                         if (pages[i])
1338                                 __free_pages(pages[i], 0);
1339         }
1340
1341         kvfree(pages);
1342         return 0;
1343 }
1344
1345 /*
1346  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1347  */
1348 static dma_addr_t
1349 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size,
1350                        unsigned long attrs)
1351 {
1352         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1353         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1354         dma_addr_t dma_addr, iova;
1355         int i;
1356
1357         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1358         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1359                 return dma_addr;
1360
1361         iova = dma_addr;
1362         for (i = 0; i < count; ) {
1363                 int ret;
1364
1365                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1366                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1367                 unsigned int len, j;
1368
1369                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1370                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1371                                 break;
1372
1373                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1374                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1375                                 __dma_info_to_prot(DMA_BIDIRECTIONAL, attrs));
1376                 if (ret < 0)
1377                         goto fail;
1378                 iova += len;
1379                 i = j;
1380         }
1381         return dma_addr;
1382 fail:
1383         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1384         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1385         return DMA_MAPPING_ERROR;
1386 }
1387
1388 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1389 {
1390         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1391
1392         /*
1393          * add optional in-page offset from iova to size and align
1394          * result to page size
1395          */
1396         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1397         iova &= PAGE_MASK;
1398
1399         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1400         __free_iova(mapping, iova, size);
1401         return 0;
1402 }
1403
1404 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1405 {
1406         struct page *page;
1407         phys_addr_t phys;
1408
1409         phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, (unsigned long)addr);
1410         page = phys_to_page(phys);
1411
1412         return (struct page **)page;
1413 }
1414
1415 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, unsigned long attrs)
1416 {
1417         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1418                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1419
1420         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1421                 return cpu_addr;
1422
1423         return dma_common_find_pages(cpu_addr);
1424 }
1425
1426 static void *__iommu_alloc_simple(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
1427                                   dma_addr_t *handle, int coherent_flag,
1428                                   unsigned long attrs)
1429 {
1430         struct page *page;
1431         void *addr;
1432
1433         if (coherent_flag  == COHERENT)
1434                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
1435         else
1436                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1437         if (!addr)
1438                 return NULL;
1439
1440         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size, attrs);
1441         if (*handle == DMA_MAPPING_ERROR)
1442                 goto err_mapping;
1443
1444         return addr;
1445
1446 err_mapping:
1447         __free_from_pool(addr, size);
1448         return NULL;
1449 }
1450
1451 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1452                         dma_addr_t handle, size_t size, int coherent_flag)
1453 {
1454         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1455         if (coherent_flag == COHERENT)
1456                 __dma_free_buffer(virt_to_page(cpu_addr), size);
1457         else
1458                 __free_from_pool(cpu_addr, size);
1459 }
1460
1461 static void *__arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1462             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1463             int coherent_flag)
1464 {
1465         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
1466         struct page **pages;
1467         void *addr = NULL;
1468
1469         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
1470         size = PAGE_ALIGN(size);
1471
1472         if (coherent_flag  == COHERENT || !gfpflags_allow_blocking(gfp))
1473                 return __iommu_alloc_simple(dev, size, gfp, handle,
1474                                             coherent_flag, attrs);
1475
1476         /*
1477          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1478          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1479          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1480          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1481          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1482          */
1483         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1484
1485         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs, coherent_flag);
1486         if (!pages)
1487                 return NULL;
1488
1489         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size, attrs);
1490         if (*handle == DMA_MAPPING_ERROR)
1491                 goto err_buffer;
1492
1493         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1494                 return pages;
1495
1496         addr = dma_common_pages_remap(pages, size, prot,
1497                                    __builtin_return_address(0));
1498         if (!addr)
1499                 goto err_mapping;
1500
1501         return addr;
1502
1503 err_mapping:
1504         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1505 err_buffer:
1506         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1507         return NULL;
1508 }
1509
1510 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1511             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1512 {
1513         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, NORMAL);
1514 }
1515
1516 static void *arm_coherent_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1517                     dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1518 {
1519         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, COHERENT);
1520 }
1521
1522 static int __arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1523                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1524                     unsigned long attrs)
1525 {
1526         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1527         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1528         int err;
1529
1530         if (!pages)
1531                 return -ENXIO;
1532
1533         if (vma->vm_pgoff >= nr_pages)
1534                 return -ENXIO;
1535
1536         err = vm_map_pages(vma, pages, nr_pages);
1537         if (err)
1538                 pr_err("Remapping memory failed: %d\n", err);
1539
1540         return err;
1541 }
1542 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1543                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1544                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1545 {
1546         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1547
1548         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1549 }
1550
1551 static int arm_coherent_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1552                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1553                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1554 {
1555         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1556 }
1557
1558 /*
1559  * free a page as defined by the above mapping.
1560  * Must not be called with IRQs disabled.
1561  */
1562 static void __arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1563         dma_addr_t handle, unsigned long attrs, int coherent_flag)
1564 {
1565         struct page **pages;
1566         size = PAGE_ALIGN(size);
1567
1568         if (coherent_flag == COHERENT || __in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1569                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size, coherent_flag);
1570                 return;
1571         }
1572
1573         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1574         if (!pages) {
1575                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1576                 return;
1577         }
1578
1579         if ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0)
1580                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size);
1581
1582         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1583         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1584 }
1585
1586 static void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1587                                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle,
1588                                  unsigned long attrs)
1589 {
1590         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, NORMAL);
1591 }
1592
1593 static void arm_coherent_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1594                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1595 {
1596         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, COHERENT);
1597 }
1598
1599 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1600                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1601                                  size_t size, unsigned long attrs)
1602 {
1603         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1604         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1605
1606         if (!pages)
1607                 return -ENXIO;
1608
1609         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1610                                          GFP_KERNEL);
1611 }
1612
1613 /*
1614  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1615  */
1616 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1617                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1618                           enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1619                           bool is_coherent)
1620 {
1621         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1622         dma_addr_t iova, iova_base;
1623         int ret = 0;
1624         unsigned int count;
1625         struct scatterlist *s;
1626         int prot;
1627
1628         size = PAGE_ALIGN(size);
1629         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
1630
1631         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1632         if (iova == DMA_MAPPING_ERROR)
1633                 return -ENOMEM;
1634
1635         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1636                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1637                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1638
1639                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1640                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1641
1642                 prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1643
1644                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1645                 if (ret < 0)
1646                         goto fail;
1647                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1648                 iova += len;
1649         }
1650         *handle = iova_base;
1651
1652         return 0;
1653 fail:
1654         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1655         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1656         return ret;
1657 }
1658
1659 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1660                      enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1661                      bool is_coherent)
1662 {
1663         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1664         int i, count = 0;
1665         unsigned int offset = s->offset;
1666         unsigned int size = s->offset + s->length;
1667         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1668
1669         for (i = 1; i < nents; i++) {
1670                 s = sg_next(s);
1671
1672                 s->dma_address = DMA_MAPPING_ERROR;
1673                 s->dma_length = 0;
1674
1675                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1676                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1677                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1678                                 goto bad_mapping;
1679
1680                         dma->dma_address += offset;
1681                         dma->dma_length = size - offset;
1682
1683                         size = offset = s->offset;
1684                         start = s;
1685                         dma = sg_next(dma);
1686                         count += 1;
1687                 }
1688                 size += s->length;
1689         }
1690         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1691                 is_coherent) < 0)
1692                 goto bad_mapping;
1693
1694         dma->dma_address += offset;
1695         dma->dma_length = size - offset;
1696
1697         return count+1;
1698
1699 bad_mapping:
1700         for_each_sg(sg, s, count, i)
1701                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1702         return 0;
1703 }
1704
1705 /**
1706  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1707  * @dev: valid struct device pointer
1708  * @sg: list of buffers
1709  * @nents: number of buffers to map
1710  * @dir: DMA transfer direction
1711  *
1712  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1713  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1714  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1715  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1716  */
1717 static int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1718                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1719 {
1720         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1721 }
1722
1723 /**
1724  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1725  * @dev: valid struct device pointer
1726  * @sg: list of buffers
1727  * @nents: number of buffers to map
1728  * @dir: DMA transfer direction
1729  *
1730  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1731  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1732  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1733  * sg_dma_{address,length}.
1734  */
1735 static int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1736                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1737 {
1738         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1739 }
1740
1741 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1742                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1743                 unsigned long attrs, bool is_coherent)
1744 {
1745         struct scatterlist *s;
1746         int i;
1747
1748         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1749                 if (sg_dma_len(s))
1750                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1751                                                sg_dma_len(s));
1752                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1753                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1754                                               s->length, dir);
1755         }
1756 }
1757
1758 /**
1759  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1760  * @dev: valid struct device pointer
1761  * @sg: list of buffers
1762  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1763  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1764  *
1765  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1766  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1767  */
1768 static void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev,
1769                 struct scatterlist *sg, int nents, enum dma_data_direction dir,
1770                 unsigned long attrs)
1771 {
1772         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1773 }
1774
1775 /**
1776  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1777  * @dev: valid struct device pointer
1778  * @sg: list of buffers
1779  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1780  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1781  *
1782  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1783  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1784  */
1785 static void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev,
1786                                struct scatterlist *sg, int nents,
1787                                enum dma_data_direction dir,
1788                                unsigned long attrs)
1789 {
1790         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1791 }
1792
1793 /**
1794  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1795  * @dev: valid struct device pointer
1796  * @sg: list of buffers
1797  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1798  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1799  */
1800 static void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev,
1801                         struct scatterlist *sg,
1802                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1803 {
1804         struct scatterlist *s;
1805         int i;
1806
1807         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1808                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1809
1810 }
1811
1812 /**
1813  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1814  * @dev: valid struct device pointer
1815  * @sg: list of buffers
1816  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1817  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1818  */
1819 static void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev,
1820                         struct scatterlist *sg,
1821                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1822 {
1823         struct scatterlist *s;
1824         int i;
1825
1826         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1827                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1828 }
1829
1830
1831 /**
1832  * arm_coherent_iommu_map_page
1833  * @dev: valid struct device pointer
1834  * @page: page that buffer resides in
1835  * @offset: offset into page for start of buffer
1836  * @size: size of buffer to map
1837  * @dir: DMA transfer direction
1838  *
1839  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1840  */
1841 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1842              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1843              unsigned long attrs)
1844 {
1845         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1846         dma_addr_t dma_addr;
1847         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1848
1849         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1850         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1851                 return dma_addr;
1852
1853         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1854
1855         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1856         if (ret < 0)
1857                 goto fail;
1858
1859         return dma_addr + offset;
1860 fail:
1861         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1862         return DMA_MAPPING_ERROR;
1863 }
1864
1865 /**
1866  * arm_iommu_map_page
1867  * @dev: valid struct device pointer
1868  * @page: page that buffer resides in
1869  * @offset: offset into page for start of buffer
1870  * @size: size of buffer to map
1871  * @dir: DMA transfer direction
1872  *
1873  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1874  */
1875 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1876              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1877              unsigned long attrs)
1878 {
1879         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1880                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1881
1882         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1883 }
1884
1885 /**
1886  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1887  * @dev: valid struct device pointer
1888  * @handle: DMA address of buffer
1889  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1890  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1891  *
1892  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1893  */
1894 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1895                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1896 {
1897         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1898         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1899         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1900         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1901
1902         if (!iova)
1903                 return;
1904
1905         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1906         __free_iova(mapping, iova, len);
1907 }
1908
1909 /**
1910  * arm_iommu_unmap_page
1911  * @dev: valid struct device pointer
1912  * @handle: DMA address of buffer
1913  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1914  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1915  *
1916  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1917  */
1918 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1919                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1920 {
1921         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1922         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1923         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1924         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1925         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1926
1927         if (!iova)
1928                 return;
1929
1930         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1931                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1932
1933         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1934         __free_iova(mapping, iova, len);
1935 }
1936
1937 /**
1938  * arm_iommu_map_resource - map a device resource for DMA
1939  * @dev: valid struct device pointer
1940  * @phys_addr: physical address of resource
1941  * @size: size of resource to map
1942  * @dir: DMA transfer direction
1943  */
1944 static dma_addr_t arm_iommu_map_resource(struct device *dev,
1945                 phys_addr_t phys_addr, size_t size,
1946                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1947 {
1948         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1949         dma_addr_t dma_addr;
1950         int ret, prot;
1951         phys_addr_t addr = phys_addr & PAGE_MASK;
1952         unsigned int offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
1953         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1954
1955         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1956         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1957                 return dma_addr;
1958
1959         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs) | IOMMU_MMIO;
1960
1961         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, addr, len, prot);
1962         if (ret < 0)
1963                 goto fail;
1964
1965         return dma_addr + offset;
1966 fail:
1967         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1968         return DMA_MAPPING_ERROR;
1969 }
1970
1971 /**
1972  * arm_iommu_unmap_resource - unmap a device DMA resource
1973  * @dev: valid struct device pointer
1974  * @dma_handle: DMA address to resource
1975  * @size: size of resource to map
1976  * @dir: DMA transfer direction
1977  */
1978 static void arm_iommu_unmap_resource(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
1979                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1980                 unsigned long attrs)
1981 {
1982         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1983         dma_addr_t iova = dma_handle & PAGE_MASK;
1984         unsigned int offset = dma_handle & ~PAGE_MASK;
1985         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1986
1987         if (!iova)
1988                 return;
1989
1990         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1991         __free_iova(mapping, iova, len);
1992 }
1993
1994 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1995                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1996 {
1997         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1998         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1999         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2000         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2001
2002         if (!iova)
2003                 return;
2004
2005         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2006 }
2007
2008 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
2009                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2010 {
2011         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2012         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2013         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2014         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2015
2016         if (!iova)
2017                 return;
2018
2019         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
2020 }
2021
2022 static const struct dma_map_ops iommu_ops = {
2023         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
2024         .free           = arm_iommu_free_attrs,
2025         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
2026         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2027
2028         .map_page               = arm_iommu_map_page,
2029         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
2030         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
2031         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
2032
2033         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
2034         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
2035         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
2036         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
2037
2038         .map_resource           = arm_iommu_map_resource,
2039         .unmap_resource         = arm_iommu_unmap_resource,
2040
2041         .dma_supported          = arm_dma_supported,
2042 };
2043
2044 static const struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
2045         .alloc          = arm_coherent_iommu_alloc_attrs,
2046         .free           = arm_coherent_iommu_free_attrs,
2047         .mmap           = arm_coherent_iommu_mmap_attrs,
2048         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2049
2050         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
2051         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
2052
2053         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
2054         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
2055
2056         .map_resource   = arm_iommu_map_resource,
2057         .unmap_resource = arm_iommu_unmap_resource,
2058
2059         .dma_supported          = arm_dma_supported,
2060 };
2061
2062 /**
2063  * arm_iommu_create_mapping
2064  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
2065  * @base: start address of the valid IO address space
2066  * @size: maximum size of the valid IO address space
2067  *
2068  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
2069  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
2070  * mapping with IOMMU aware functions.
2071  *
2072  * The client device need to be attached to the mapping with
2073  * arm_iommu_attach_device function.
2074  */
2075 struct dma_iommu_mapping *
2076 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, u64 size)
2077 {
2078         unsigned int bits = size >> PAGE_SHIFT;
2079         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(bits) * sizeof(long);
2080         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2081         int extensions = 1;
2082         int err = -ENOMEM;
2083
2084         /* currently only 32-bit DMA address space is supported */
2085         if (size > DMA_BIT_MASK(32) + 1)
2086                 return ERR_PTR(-ERANGE);
2087
2088         if (!bitmap_size)
2089                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2090
2091         if (bitmap_size > PAGE_SIZE) {
2092                 extensions = bitmap_size / PAGE_SIZE;
2093                 bitmap_size = PAGE_SIZE;
2094         }
2095
2096         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
2097         if (!mapping)
2098                 goto err;
2099
2100         mapping->bitmap_size = bitmap_size;
2101         mapping->bitmaps = kcalloc(extensions, sizeof(unsigned long *),
2102                                    GFP_KERNEL);
2103         if (!mapping->bitmaps)
2104                 goto err2;
2105
2106         mapping->bitmaps[0] = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
2107         if (!mapping->bitmaps[0])
2108                 goto err3;
2109
2110         mapping->nr_bitmaps = 1;
2111         mapping->extensions = extensions;
2112         mapping->base = base;
2113         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
2114
2115         spin_lock_init(&mapping->lock);
2116
2117         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2118         if (!mapping->domain)
2119                 goto err4;
2120
2121         kref_init(&mapping->kref);
2122         return mapping;
2123 err4:
2124         kfree(mapping->bitmaps[0]);
2125 err3:
2126         kfree(mapping->bitmaps);
2127 err2:
2128         kfree(mapping);
2129 err:
2130         return ERR_PTR(err);
2131 }
2132 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
2133
2134 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
2135 {
2136         int i;
2137         struct dma_iommu_mapping *mapping =
2138                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
2139
2140         iommu_domain_free(mapping->domain);
2141         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++)
2142                 kfree(mapping->bitmaps[i]);
2143         kfree(mapping->bitmaps);
2144         kfree(mapping);
2145 }
2146
2147 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2148 {
2149         int next_bitmap;
2150
2151         if (mapping->nr_bitmaps >= mapping->extensions)
2152                 return -EINVAL;
2153
2154         next_bitmap = mapping->nr_bitmaps;
2155         mapping->bitmaps[next_bitmap] = kzalloc(mapping->bitmap_size,
2156                                                 GFP_ATOMIC);
2157         if (!mapping->bitmaps[next_bitmap])
2158                 return -ENOMEM;
2159
2160         mapping->nr_bitmaps++;
2161
2162         return 0;
2163 }
2164
2165 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2166 {
2167         if (mapping)
2168                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2169 }
2170 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
2171
2172 static int __arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2173                                      struct dma_iommu_mapping *mapping)
2174 {
2175         int err;
2176
2177         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
2178         if (err)
2179                 return err;
2180
2181         kref_get(&mapping->kref);
2182         to_dma_iommu_mapping(dev) = mapping;
2183
2184         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
2185         return 0;
2186 }
2187
2188 /**
2189  * arm_iommu_attach_device
2190  * @dev: valid struct device pointer
2191  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
2192  *      arm_iommu_create_mapping)
2193  *
2194  * Attaches specified io address space mapping to the provided device.
2195  * This replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
2196  * IOMMU aware version.
2197  *
2198  * More than one client might be attached to the same io address space
2199  * mapping.
2200  */
2201 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2202                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
2203 {
2204         int err;
2205
2206         err = __arm_iommu_attach_device(dev, mapping);
2207         if (err)
2208                 return err;
2209
2210         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
2211         return 0;
2212 }
2213 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
2214
2215 /**
2216  * arm_iommu_detach_device
2217  * @dev: valid struct device pointer
2218  *
2219  * Detaches the provided device from a previously attached map.
2220  * This overwrites the dma_ops pointer with appropriate non-IOMMU ops.
2221  */
2222 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2223 {
2224         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2225
2226         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2227         if (!mapping) {
2228                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
2229                 return;
2230         }
2231
2232         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
2233         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2234         to_dma_iommu_mapping(dev) = NULL;
2235         set_dma_ops(dev, arm_get_dma_map_ops(dev->archdata.dma_coherent));
2236
2237         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
2238 }
2239 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
2240
2241 static const struct dma_map_ops *arm_get_iommu_dma_map_ops(bool coherent)
2242 {
2243         return coherent ? &iommu_coherent_ops : &iommu_ops;
2244 }
2245
2246 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2247                                     const struct iommu_ops *iommu)
2248 {
2249         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2250
2251         if (!iommu)
2252                 return false;
2253
2254         mapping = arm_iommu_create_mapping(dev->bus, dma_base, size);
2255         if (IS_ERR(mapping)) {
2256                 pr_warn("Failed to create %llu-byte IOMMU mapping for device %s\n",
2257                                 size, dev_name(dev));
2258                 return false;
2259         }
2260
2261         if (__arm_iommu_attach_device(dev, mapping)) {
2262                 pr_warn("Failed to attached device %s to IOMMU_mapping\n",
2263                                 dev_name(dev));
2264                 arm_iommu_release_mapping(mapping);
2265                 return false;
2266         }
2267
2268         return true;
2269 }
2270
2271 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev)
2272 {
2273         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2274
2275         if (!mapping)
2276                 return;
2277
2278         arm_iommu_detach_device(dev);
2279         arm_iommu_release_mapping(mapping);
2280 }
2281
2282 #else
2283
2284 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2285                                     const struct iommu_ops *iommu)
2286 {
2287         return false;
2288 }
2289
2290 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev) { }
2291
2292 #define arm_get_iommu_dma_map_ops arm_get_dma_map_ops
2293
2294 #endif  /* CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU */
2295
2296 void arch_setup_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2297                         const struct iommu_ops *iommu, bool coherent)
2298 {
2299         const struct dma_map_ops *dma_ops;
2300
2301         dev->archdata.dma_coherent = coherent;
2302 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
2303         dev->dma_coherent = coherent;
2304 #endif
2305
2306         /*
2307          * Don't override the dma_ops if they have already been set. Ideally
2308          * this should be the only location where dma_ops are set, remove this
2309          * check when all other callers of set_dma_ops will have disappeared.
2310          */
2311         if (dev->dma_ops)
2312                 return;
2313
2314         if (arm_setup_iommu_dma_ops(dev, dma_base, size, iommu))
2315                 dma_ops = arm_get_iommu_dma_map_ops(coherent);
2316         else
2317                 dma_ops = arm_get_dma_map_ops(coherent);
2318
2319         set_dma_ops(dev, dma_ops);
2320
2321 #ifdef CONFIG_XEN
2322         if (xen_initial_domain())
2323                 dev->dma_ops = &xen_swiotlb_dma_ops;
2324 #endif
2325         dev->archdata.dma_ops_setup = true;
2326 }
2327
2328 void arch_teardown_dma_ops(struct device *dev)
2329 {
2330         if (!dev->archdata.dma_ops_setup)
2331                 return;
2332
2333         arm_teardown_iommu_dma_ops(dev);
2334         /* Let arch_setup_dma_ops() start again from scratch upon re-probe */
2335         set_dma_ops(dev, NULL);
2336 }
2337
2338 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
2339 void arch_sync_dma_for_device(phys_addr_t paddr, size_t size,
2340                 enum dma_data_direction dir)
2341 {
2342         __dma_page_cpu_to_dev(phys_to_page(paddr), paddr & (PAGE_SIZE - 1),
2343                               size, dir);
2344 }
2345
2346 void arch_sync_dma_for_cpu(phys_addr_t paddr, size_t size,
2347                 enum dma_data_direction dir)
2348 {
2349         __dma_page_dev_to_cpu(phys_to_page(paddr), paddr & (PAGE_SIZE - 1),
2350                               size, dir);
2351 }
2352
2353 void *arch_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle,
2354                 gfp_t gfp, unsigned long attrs)
2355 {
2356         return __dma_alloc(dev, size, dma_handle, gfp,
2357                            __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL), false,
2358                            attrs, __builtin_return_address(0));
2359 }
2360
2361 void arch_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
2362                 dma_addr_t dma_handle, unsigned long attrs)
2363 {
2364         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, dma_handle, attrs, false);
2365 }
2366 #endif /* CONFIG_SWIOTLB */