Merge tag 'fuse-update-5.1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mszeredi...
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / arm / mm / dma-mapping.c
1 /*
2  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
3  *
4  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation.
9  *
10  *  DMA uncached mapping support.
11  */
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/genalloc.h>
15 #include <linux/gfp.h>
16 #include <linux/errno.h>
17 #include <linux/list.h>
18 #include <linux/init.h>
19 #include <linux/device.h>
20 #include <linux/dma-mapping.h>
21 #include <linux/dma-contiguous.h>
22 #include <linux/highmem.h>
23 #include <linux/memblock.h>
24 #include <linux/slab.h>
25 #include <linux/iommu.h>
26 #include <linux/io.h>
27 #include <linux/vmalloc.h>
28 #include <linux/sizes.h>
29 #include <linux/cma.h>
30
31 #include <asm/memory.h>
32 #include <asm/highmem.h>
33 #include <asm/cacheflush.h>
34 #include <asm/tlbflush.h>
35 #include <asm/mach/arch.h>
36 #include <asm/dma-iommu.h>
37 #include <asm/mach/map.h>
38 #include <asm/system_info.h>
39 #include <asm/dma-contiguous.h>
40
41 #include "dma.h"
42 #include "mm.h"
43
44 struct arm_dma_alloc_args {
45         struct device *dev;
46         size_t size;
47         gfp_t gfp;
48         pgprot_t prot;
49         const void *caller;
50         bool want_vaddr;
51         int coherent_flag;
52 };
53
54 struct arm_dma_free_args {
55         struct device *dev;
56         size_t size;
57         void *cpu_addr;
58         struct page *page;
59         bool want_vaddr;
60 };
61
62 #define NORMAL      0
63 #define COHERENT    1
64
65 struct arm_dma_allocator {
66         void *(*alloc)(struct arm_dma_alloc_args *args,
67                        struct page **ret_page);
68         void (*free)(struct arm_dma_free_args *args);
69 };
70
71 struct arm_dma_buffer {
72         struct list_head list;
73         void *virt;
74         struct arm_dma_allocator *allocator;
75 };
76
77 static LIST_HEAD(arm_dma_bufs);
78 static DEFINE_SPINLOCK(arm_dma_bufs_lock);
79
80 static struct arm_dma_buffer *arm_dma_buffer_find(void *virt)
81 {
82         struct arm_dma_buffer *buf, *found = NULL;
83         unsigned long flags;
84
85         spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
86         list_for_each_entry(buf, &arm_dma_bufs, list) {
87                 if (buf->virt == virt) {
88                         list_del(&buf->list);
89                         found = buf;
90                         break;
91                 }
92         }
93         spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
94         return found;
95 }
96
97 /*
98  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
99  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
100  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
101  * represent the transitions between these two ownership states.
102  *
103  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
104  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
105  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
106  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
107  *
108  */
109 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
110                 size_t, enum dma_data_direction);
111 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
112                 size_t, enum dma_data_direction);
113
114 /**
115  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
116  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
117  * @page: page that buffer resides in
118  * @offset: offset into page for start of buffer
119  * @size: size of buffer to map
120  * @dir: DMA transfer direction
121  *
122  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
123  * or written back.
124  *
125  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
126  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
127  */
128 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
129              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
130              unsigned long attrs)
131 {
132         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
133                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
134         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
135 }
136
137 static dma_addr_t arm_coherent_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
138              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
139              unsigned long attrs)
140 {
141         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
142 }
143
144 /**
145  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
146  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
147  * @handle: DMA address of buffer
148  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
149  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
150  *
151  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
152  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
153  * All other usages are undefined.
154  *
155  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
156  * whatever the device wrote there.
157  */
158 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
159                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
160 {
161         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
162                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
163                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
164 }
165
166 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
167                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
168 {
169         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
170         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
171         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
172 }
173
174 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
175                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
176 {
177         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
178         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
179         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
180 }
181
182 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 };
198 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
199
200 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
201         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs);
202 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
203                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs);
204 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
205                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
206                  unsigned long attrs);
207
208 const struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
209         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
210         .free                   = arm_coherent_dma_free,
211         .mmap                   = arm_coherent_dma_mmap,
212         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
213         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
214         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
215         .map_resource           = dma_direct_map_resource,
216         .dma_supported          = arm_dma_supported,
217 };
218 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
219
220 static int __dma_supported(struct device *dev, u64 mask, bool warn)
221 {
222         unsigned long max_dma_pfn;
223
224         /*
225          * If the mask allows for more memory than we can address,
226          * and we actually have that much memory, then we must
227          * indicate that DMA to this device is not supported.
228          */
229         if (sizeof(mask) != sizeof(dma_addr_t) &&
230             mask > (dma_addr_t)~0 &&
231             dma_to_pfn(dev, ~0) < max_pfn - 1) {
232                 if (warn) {
233                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx is larger than dma_addr_t allows\n",
234                                  mask);
235                         dev_warn(dev, "Driver did not use or check the return value from dma_set_coherent_mask()?\n");
236                 }
237                 return 0;
238         }
239
240         max_dma_pfn = min(max_pfn, arm_dma_pfn_limit);
241
242         /*
243          * Translate the device's DMA mask to a PFN limit.  This
244          * PFN number includes the page which we can DMA to.
245          */
246         if (dma_to_pfn(dev, mask) < max_dma_pfn) {
247                 if (warn)
248                         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",
249                                  mask,
250                                  dma_to_pfn(dev, 0), dma_to_pfn(dev, mask) + 1,
251                                  max_dma_pfn + 1);
252                 return 0;
253         }
254
255         return 1;
256 }
257
258 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
259 {
260         u64 mask = (u64)DMA_BIT_MASK(32);
261
262         if (dev) {
263                 mask = dev->coherent_dma_mask;
264
265                 /*
266                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
267                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
268                  */
269                 if (mask == 0) {
270                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
271                         return 0;
272                 }
273
274                 if (!__dma_supported(dev, mask, true))
275                         return 0;
276         }
277
278         return mask;
279 }
280
281 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size, int coherent_flag)
282 {
283         /*
284          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
285          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
286          */
287         if (PageHighMem(page)) {
288                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
289                 phys_addr_t end = base + size;
290                 while (size > 0) {
291                         void *ptr = kmap_atomic(page);
292                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
293                         if (coherent_flag != COHERENT)
294                                 dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
295                         kunmap_atomic(ptr);
296                         page++;
297                         size -= PAGE_SIZE;
298                 }
299                 if (coherent_flag != COHERENT)
300                         outer_flush_range(base, end);
301         } else {
302                 void *ptr = page_address(page);
303                 memset(ptr, 0, size);
304                 if (coherent_flag != COHERENT) {
305                         dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
306                         outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
307                 }
308         }
309 }
310
311 /*
312  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
313  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
314  */
315 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
316                                        gfp_t gfp, int coherent_flag)
317 {
318         unsigned long order = get_order(size);
319         struct page *page, *p, *e;
320
321         page = alloc_pages(gfp, order);
322         if (!page)
323                 return NULL;
324
325         /*
326          * Now split the huge page and free the excess pages
327          */
328         split_page(page, order);
329         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
330                 __free_page(p);
331
332         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
333
334         return page;
335 }
336
337 /*
338  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
339  */
340 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
341 {
342         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
343
344         while (page < e) {
345                 __free_page(page);
346                 page++;
347         }
348 }
349
350 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
351                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
352                                      const void *caller, bool want_vaddr,
353                                      int coherent_flag, gfp_t gfp);
354
355 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
356                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
357                                  const void *caller, bool want_vaddr);
358
359 static void *
360 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
361         const void *caller)
362 {
363         /*
364          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
365          * set VM_USERMAP flags too.
366          */
367         return dma_common_contiguous_remap(page, size,
368                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
369                         prot, caller);
370 }
371
372 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
373 {
374         dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
375                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
376 }
377
378 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
379 static struct gen_pool *atomic_pool __ro_after_init;
380
381 static size_t atomic_pool_size __initdata = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE;
382
383 static int __init early_coherent_pool(char *p)
384 {
385         atomic_pool_size = memparse(p, &p);
386         return 0;
387 }
388 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
389
390 /*
391  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
392  */
393 static int __init atomic_pool_init(void)
394 {
395         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(PAGE_KERNEL);
396         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
397         struct page *page;
398         void *ptr;
399
400         atomic_pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, -1);
401         if (!atomic_pool)
402                 goto out;
403         /*
404          * The atomic pool is only used for non-coherent allocations
405          * so we must pass NORMAL for coherent_flag.
406          */
407         if (dev_get_cma_area(NULL))
408                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, atomic_pool_size, prot,
409                                       &page, atomic_pool_init, true, NORMAL,
410                                       GFP_KERNEL);
411         else
412                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, atomic_pool_size, gfp, prot,
413                                            &page, atomic_pool_init, true);
414         if (ptr) {
415                 int ret;
416
417                 ret = gen_pool_add_virt(atomic_pool, (unsigned long)ptr,
418                                         page_to_phys(page),
419                                         atomic_pool_size, -1);
420                 if (ret)
421                         goto destroy_genpool;
422
423                 gen_pool_set_algo(atomic_pool,
424                                 gen_pool_first_fit_order_align,
425                                 NULL);
426                 pr_info("DMA: preallocated %zu KiB pool for atomic coherent allocations\n",
427                        atomic_pool_size / 1024);
428                 return 0;
429         }
430
431 destroy_genpool:
432         gen_pool_destroy(atomic_pool);
433         atomic_pool = NULL;
434 out:
435         pr_err("DMA: failed to allocate %zu KiB pool for atomic coherent allocation\n",
436                atomic_pool_size / 1024);
437         return -ENOMEM;
438 }
439 /*
440  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
441  */
442 postcore_initcall(atomic_pool_init);
443
444 struct dma_contig_early_reserve {
445         phys_addr_t base;
446         unsigned long size;
447 };
448
449 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
450
451 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
452
453 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
454 {
455         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
456         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
457         dma_mmu_remap_num++;
458 }
459
460 void __init dma_contiguous_remap(void)
461 {
462         int i;
463         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
464                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
465                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
466                 struct map_desc map;
467                 unsigned long addr;
468
469                 if (end > arm_lowmem_limit)
470                         end = arm_lowmem_limit;
471                 if (start >= end)
472                         continue;
473
474                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
475                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
476                 map.length = end - start;
477                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
478
479                 /*
480                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
481                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
482                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
483                  *
484                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
485                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
486                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
487                  */
488                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
489                      addr += PMD_SIZE)
490                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
491
492                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
493                                        __phys_to_virt(end));
494
495                 iotable_init(&map, 1);
496         }
497 }
498
499 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
500                             void *data)
501 {
502         struct page *page = virt_to_page(addr);
503         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
504
505         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
506         return 0;
507 }
508
509 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
510 {
511         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
512         unsigned end = start + size;
513
514         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
515         flush_tlb_kernel_range(start, end);
516 }
517
518 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
519                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
520                                  const void *caller, bool want_vaddr)
521 {
522         struct page *page;
523         void *ptr = NULL;
524         /*
525          * __alloc_remap_buffer is only called when the device is
526          * non-coherent
527          */
528         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, NORMAL);
529         if (!page)
530                 return NULL;
531         if (!want_vaddr)
532                 goto out;
533
534         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
535         if (!ptr) {
536                 __dma_free_buffer(page, size);
537                 return NULL;
538         }
539
540  out:
541         *ret_page = page;
542         return ptr;
543 }
544
545 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
546 {
547         unsigned long val;
548         void *ptr = NULL;
549
550         if (!atomic_pool) {
551                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
552                 return NULL;
553         }
554
555         val = gen_pool_alloc(atomic_pool, size);
556         if (val) {
557                 phys_addr_t phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, val);
558
559                 *ret_page = phys_to_page(phys);
560                 ptr = (void *)val;
561         }
562
563         return ptr;
564 }
565
566 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
567 {
568         return addr_in_gen_pool(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
569 }
570
571 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
572 {
573         if (!__in_atomic_pool(start, size))
574                 return 0;
575
576         gen_pool_free(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
577
578         return 1;
579 }
580
581 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
582                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
583                                      const void *caller, bool want_vaddr,
584                                      int coherent_flag, gfp_t gfp)
585 {
586         unsigned long order = get_order(size);
587         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
588         struct page *page;
589         void *ptr = NULL;
590
591         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order, gfp & __GFP_NOWARN);
592         if (!page)
593                 return NULL;
594
595         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
596
597         if (!want_vaddr)
598                 goto out;
599
600         if (PageHighMem(page)) {
601                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
602                 if (!ptr) {
603                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
604                         return NULL;
605                 }
606         } else {
607                 __dma_remap(page, size, prot);
608                 ptr = page_address(page);
609         }
610
611  out:
612         *ret_page = page;
613         return ptr;
614 }
615
616 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
617                                    void *cpu_addr, size_t size, bool want_vaddr)
618 {
619         if (want_vaddr) {
620                 if (PageHighMem(page))
621                         __dma_free_remap(cpu_addr, size);
622                 else
623                         __dma_remap(page, size, PAGE_KERNEL);
624         }
625         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
626 }
627
628 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(unsigned long attrs, pgprot_t prot)
629 {
630         prot = (attrs & DMA_ATTR_WRITE_COMBINE) ?
631                         pgprot_writecombine(prot) :
632                         pgprot_dmacoherent(prot);
633         return prot;
634 }
635
636 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
637                                    struct page **ret_page)
638 {
639         struct page *page;
640         /* __alloc_simple_buffer is only called when the device is coherent */
641         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, COHERENT);
642         if (!page)
643                 return NULL;
644
645         *ret_page = page;
646         return page_address(page);
647 }
648
649 static void *simple_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
650                                     struct page **ret_page)
651 {
652         return __alloc_simple_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
653                                      ret_page);
654 }
655
656 static void simple_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
657 {
658         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
659 }
660
661 static struct arm_dma_allocator simple_allocator = {
662         .alloc = simple_allocator_alloc,
663         .free = simple_allocator_free,
664 };
665
666 static void *cma_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
667                                  struct page **ret_page)
668 {
669         return __alloc_from_contiguous(args->dev, args->size, args->prot,
670                                        ret_page, args->caller,
671                                        args->want_vaddr, args->coherent_flag,
672                                        args->gfp);
673 }
674
675 static void cma_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
676 {
677         __free_from_contiguous(args->dev, args->page, args->cpu_addr,
678                                args->size, args->want_vaddr);
679 }
680
681 static struct arm_dma_allocator cma_allocator = {
682         .alloc = cma_allocator_alloc,
683         .free = cma_allocator_free,
684 };
685
686 static void *pool_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
687                                   struct page **ret_page)
688 {
689         return __alloc_from_pool(args->size, ret_page);
690 }
691
692 static void pool_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
693 {
694         __free_from_pool(args->cpu_addr, args->size);
695 }
696
697 static struct arm_dma_allocator pool_allocator = {
698         .alloc = pool_allocator_alloc,
699         .free = pool_allocator_free,
700 };
701
702 static void *remap_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
703                                    struct page **ret_page)
704 {
705         return __alloc_remap_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
706                                     args->prot, ret_page, args->caller,
707                                     args->want_vaddr);
708 }
709
710 static void remap_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
711 {
712         if (args->want_vaddr)
713                 __dma_free_remap(args->cpu_addr, args->size);
714
715         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
716 }
717
718 static struct arm_dma_allocator remap_allocator = {
719         .alloc = remap_allocator_alloc,
720         .free = remap_allocator_free,
721 };
722
723 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
724                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent,
725                          unsigned long attrs, const void *caller)
726 {
727         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
728         struct page *page = NULL;
729         void *addr;
730         bool allowblock, cma;
731         struct arm_dma_buffer *buf;
732         struct arm_dma_alloc_args args = {
733                 .dev = dev,
734                 .size = PAGE_ALIGN(size),
735                 .gfp = gfp,
736                 .prot = prot,
737                 .caller = caller,
738                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
739                 .coherent_flag = is_coherent ? COHERENT : NORMAL,
740         };
741
742 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
743         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
744         if (limit && size >= limit) {
745                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
746                         size, mask);
747                 return NULL;
748         }
749 #endif
750
751         if (!mask)
752                 return NULL;
753
754         buf = kzalloc(sizeof(*buf),
755                       gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_DMA32 | __GFP_HIGHMEM));
756         if (!buf)
757                 return NULL;
758
759         if (mask < 0xffffffffULL)
760                 gfp |= GFP_DMA;
761
762         /*
763          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
764          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
765          * handle them.  The real problem is that this flag probably
766          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
767          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
768          */
769         gfp &= ~(__GFP_COMP);
770         args.gfp = gfp;
771
772         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
773         allowblock = gfpflags_allow_blocking(gfp);
774         cma = allowblock ? dev_get_cma_area(dev) : false;
775
776         if (cma)
777                 buf->allocator = &cma_allocator;
778         else if (is_coherent)
779                 buf->allocator = &simple_allocator;
780         else if (allowblock)
781                 buf->allocator = &remap_allocator;
782         else
783                 buf->allocator = &pool_allocator;
784
785         addr = buf->allocator->alloc(&args, &page);
786
787         if (page) {
788                 unsigned long flags;
789
790                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
791                 buf->virt = args.want_vaddr ? addr : page;
792
793                 spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
794                 list_add(&buf->list, &arm_dma_bufs);
795                 spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
796         } else {
797                 kfree(buf);
798         }
799
800         return args.want_vaddr ? addr : page;
801 }
802
803 /*
804  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
805  * virtual and bus address for that space.
806  */
807 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
808                     gfp_t gfp, unsigned long attrs)
809 {
810         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
811
812         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
813                            attrs, __builtin_return_address(0));
814 }
815
816 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
817         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
818 {
819         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, PAGE_KERNEL, true,
820                            attrs, __builtin_return_address(0));
821 }
822
823 static int __arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
824                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
825                  unsigned long attrs)
826 {
827         int ret = -ENXIO;
828         unsigned long nr_vma_pages = vma_pages(vma);
829         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
830         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
831         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
832
833         if (dma_mmap_from_dev_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
834                 return ret;
835
836         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
837                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
838                                       pfn + off,
839                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
840                                       vma->vm_page_prot);
841         }
842
843         return ret;
844 }
845
846 /*
847  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
848  */
849 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
850                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
851                  unsigned long attrs)
852 {
853         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
854 }
855
856 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
857                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
858                  unsigned long attrs)
859 {
860         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
861         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
862 }
863
864 /*
865  * Free a buffer as defined by the above mapping.
866  */
867 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
868                            dma_addr_t handle, unsigned long attrs,
869                            bool is_coherent)
870 {
871         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
872         struct arm_dma_buffer *buf;
873         struct arm_dma_free_args args = {
874                 .dev = dev,
875                 .size = PAGE_ALIGN(size),
876                 .cpu_addr = cpu_addr,
877                 .page = page,
878                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
879         };
880
881         buf = arm_dma_buffer_find(cpu_addr);
882         if (WARN(!buf, "Freeing invalid buffer %p\n", cpu_addr))
883                 return;
884
885         buf->allocator->free(&args);
886         kfree(buf);
887 }
888
889 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
890                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
891 {
892         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
893 }
894
895 static void arm_coherent_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, true);
899 }
900
901 /*
902  * The whole dma_get_sgtable() idea is fundamentally unsafe - it seems
903  * that the intention is to allow exporting memory allocated via the
904  * coherent DMA APIs through the dma_buf API, which only accepts a
905  * scattertable.  This presents a couple of problems:
906  * 1. Not all memory allocated via the coherent DMA APIs is backed by
907  *    a struct page
908  * 2. Passing coherent DMA memory into the streaming APIs is not allowed
909  *    as we will try to flush the memory through a different alias to that
910  *    actually being used (and the flushes are redundant.)
911  */
912 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
913                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
914                  unsigned long attrs)
915 {
916         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, handle);
917         struct page *page;
918         int ret;
919
920         /* If the PFN is not valid, we do not have a struct page */
921         if (!pfn_valid(pfn))
922                 return -ENXIO;
923
924         page = pfn_to_page(pfn);
925
926         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
927         if (unlikely(ret))
928                 return ret;
929
930         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
931         return 0;
932 }
933
934 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
935         size_t size, enum dma_data_direction dir,
936         void (*op)(const void *, size_t, int))
937 {
938         unsigned long pfn;
939         size_t left = size;
940
941         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
942         offset %= PAGE_SIZE;
943
944         /*
945          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
946          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
947          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
948          * optimized out.
949          */
950         do {
951                 size_t len = left;
952                 void *vaddr;
953
954                 page = pfn_to_page(pfn);
955
956                 if (PageHighMem(page)) {
957                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
958                                 len = PAGE_SIZE - offset;
959
960                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
961                                 vaddr = kmap_atomic(page);
962                                 op(vaddr + offset, len, dir);
963                                 kunmap_atomic(vaddr);
964                         } else {
965                                 vaddr = kmap_high_get(page);
966                                 if (vaddr) {
967                                         op(vaddr + offset, len, dir);
968                                         kunmap_high(page);
969                                 }
970                         }
971                 } else {
972                         vaddr = page_address(page) + offset;
973                         op(vaddr, len, dir);
974                 }
975                 offset = 0;
976                 pfn++;
977                 left -= len;
978         } while (left);
979 }
980
981 /*
982  * Make an area consistent for devices.
983  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
984  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
985  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
986  */
987 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
988         size_t size, enum dma_data_direction dir)
989 {
990         phys_addr_t paddr;
991
992         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
993
994         paddr = page_to_phys(page) + off;
995         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
996                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
997         } else {
998                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
999         }
1000         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
1001 }
1002
1003 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
1004         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1005 {
1006         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + off;
1007
1008         /* FIXME: non-speculating: not required */
1009         /* in any case, don't bother invalidating if DMA to device */
1010         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
1011                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1012
1013                 dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
1014         }
1015
1016         /*
1017          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
1018          */
1019         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
1020                 unsigned long pfn;
1021                 size_t left = size;
1022
1023                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
1024                 off %= PAGE_SIZE;
1025                 if (off) {
1026                         pfn++;
1027                         left -= PAGE_SIZE - off;
1028                 }
1029                 while (left >= PAGE_SIZE) {
1030                         page = pfn_to_page(pfn++);
1031                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
1032                         left -= PAGE_SIZE;
1033                 }
1034         }
1035 }
1036
1037 /**
1038  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1039  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1040  * @sg: list of buffers
1041  * @nents: number of buffers to map
1042  * @dir: DMA transfer direction
1043  *
1044  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1045  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
1046  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
1047  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
1048  * sg_dma_{address,length}.
1049  *
1050  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
1051  * here.
1052  */
1053 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1054                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1055 {
1056         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1057         struct scatterlist *s;
1058         int i, j;
1059
1060         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1061 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
1062                 s->dma_length = s->length;
1063 #endif
1064                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
1065                                                 s->length, dir, attrs);
1066                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
1067                         goto bad_mapping;
1068         }
1069         return nents;
1070
1071  bad_mapping:
1072         for_each_sg(sg, s, i, j)
1073                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1074         return 0;
1075 }
1076
1077 /**
1078  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1079  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1080  * @sg: list of buffers
1081  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1082  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1083  *
1084  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1085  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1086  */
1087 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1088                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1089 {
1090         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1091         struct scatterlist *s;
1092
1093         int i;
1094
1095         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1096                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1097 }
1098
1099 /**
1100  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
1101  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1102  * @sg: list of buffers
1103  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1104  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1105  */
1106 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1107                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1108 {
1109         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1110         struct scatterlist *s;
1111         int i;
1112
1113         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1114                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1115                                          dir);
1116 }
1117
1118 /**
1119  * arm_dma_sync_sg_for_device
1120  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1121  * @sg: list of buffers
1122  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1123  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1124  */
1125 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1126                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1127 {
1128         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1129         struct scatterlist *s;
1130         int i;
1131
1132         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1133                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1134                                             dir);
1135 }
1136
1137 /*
1138  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
1139  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
1140  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
1141  * to this function.
1142  */
1143 int arm_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
1144 {
1145         return __dma_supported(dev, mask, false);
1146 }
1147
1148 static const struct dma_map_ops *arm_get_dma_map_ops(bool coherent)
1149 {
1150         return coherent ? &arm_coherent_dma_ops : &arm_dma_ops;
1151 }
1152
1153 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1154
1155 static int __dma_info_to_prot(enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1156 {
1157         int prot = 0;
1158
1159         if (attrs & DMA_ATTR_PRIVILEGED)
1160                 prot |= IOMMU_PRIV;
1161
1162         switch (dir) {
1163         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1164                 return prot | IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1165         case DMA_TO_DEVICE:
1166                 return prot | IOMMU_READ;
1167         case DMA_FROM_DEVICE:
1168                 return prot | IOMMU_WRITE;
1169         default:
1170                 return prot;
1171         }
1172 }
1173
1174 /* IOMMU */
1175
1176 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping);
1177
1178 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1179                                       size_t size)
1180 {
1181         unsigned int order = get_order(size);
1182         unsigned int align = 0;
1183         unsigned int count, start;
1184         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1185         unsigned long flags;
1186         dma_addr_t iova;
1187         int i;
1188
1189         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1190                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1191
1192         count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1193         align = (1 << order) - 1;
1194
1195         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1196         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++) {
1197                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1198                                 mapping->bits, 0, count, align);
1199
1200                 if (start > mapping->bits)
1201                         continue;
1202
1203                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1204                 break;
1205         }
1206
1207         /*
1208          * No unused range found. Try to extend the existing mapping
1209          * and perform a second attempt to reserve an IO virtual
1210          * address range of size bytes.
1211          */
1212         if (i == mapping->nr_bitmaps) {
1213                 if (extend_iommu_mapping(mapping)) {
1214                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1215                         return DMA_MAPPING_ERROR;
1216                 }
1217
1218                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1219                                 mapping->bits, 0, count, align);
1220
1221                 if (start > mapping->bits) {
1222                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1223                         return DMA_MAPPING_ERROR;
1224                 }
1225
1226                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1227         }
1228         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1229
1230         iova = mapping->base + (mapping_size * i);
1231         iova += start << PAGE_SHIFT;
1232
1233         return iova;
1234 }
1235
1236 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1237                                dma_addr_t addr, size_t size)
1238 {
1239         unsigned int start, count;
1240         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1241         unsigned long flags;
1242         dma_addr_t bitmap_base;
1243         u32 bitmap_index;
1244
1245         if (!size)
1246                 return;
1247
1248         bitmap_index = (u32) (addr - mapping->base) / (u32) mapping_size;
1249         BUG_ON(addr < mapping->base || bitmap_index > mapping->extensions);
1250
1251         bitmap_base = mapping->base + mapping_size * bitmap_index;
1252
1253         start = (addr - bitmap_base) >> PAGE_SHIFT;
1254
1255         if (addr + size > bitmap_base + mapping_size) {
1256                 /*
1257                  * The address range to be freed reaches into the iova
1258                  * range of the next bitmap. This should not happen as
1259                  * we don't allow this in __alloc_iova (at the
1260                  * moment).
1261                  */
1262                 BUG();
1263         } else
1264                 count = size >> PAGE_SHIFT;
1265
1266         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1267         bitmap_clear(mapping->bitmaps[bitmap_index], start, count);
1268         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1269 }
1270
1271 /* We'll try 2M, 1M, 64K, and finally 4K; array must end with 0! */
1272 static const int iommu_order_array[] = { 9, 8, 4, 0 };
1273
1274 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1275                                           gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1276                                           int coherent_flag)
1277 {
1278         struct page **pages;
1279         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1280         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1281         int i = 0;
1282         int order_idx = 0;
1283
1284         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1285                 pages = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
1286         else
1287                 pages = vzalloc(array_size);
1288         if (!pages)
1289                 return NULL;
1290
1291         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS)
1292         {
1293                 unsigned long order = get_order(size);
1294                 struct page *page;
1295
1296                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order,
1297                                                  gfp & __GFP_NOWARN);
1298                 if (!page)
1299                         goto error;
1300
1301                 __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
1302
1303                 for (i = 0; i < count; i++)
1304                         pages[i] = page + i;
1305
1306                 return pages;
1307         }
1308
1309         /* Go straight to 4K chunks if caller says it's OK. */
1310         if (attrs & DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES)
1311                 order_idx = ARRAY_SIZE(iommu_order_array) - 1;
1312
1313         /*
1314          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1315          */
1316         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1317
1318         while (count) {
1319                 int j, order;
1320
1321                 order = iommu_order_array[order_idx];
1322
1323                 /* Drop down when we get small */
1324                 if (__fls(count) < order) {
1325                         order_idx++;
1326                         continue;
1327                 }
1328
1329                 if (order) {
1330                         /* See if it's easy to allocate a high-order chunk */
1331                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NORETRY, order);
1332
1333                         /* Go down a notch at first sign of pressure */
1334                         if (!pages[i]) {
1335                                 order_idx++;
1336                                 continue;
1337                         }
1338                 } else {
1339                         pages[i] = alloc_pages(gfp, 0);
1340                         if (!pages[i])
1341                                 goto error;
1342                 }
1343
1344                 if (order) {
1345                         split_page(pages[i], order);
1346                         j = 1 << order;
1347                         while (--j)
1348                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1349                 }
1350
1351                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order, coherent_flag);
1352                 i += 1 << order;
1353                 count -= 1 << order;
1354         }
1355
1356         return pages;
1357 error:
1358         while (i--)
1359                 if (pages[i])
1360                         __free_pages(pages[i], 0);
1361         kvfree(pages);
1362         return NULL;
1363 }
1364
1365 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1366                                size_t size, unsigned long attrs)
1367 {
1368         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1369         int i;
1370
1371         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS) {
1372                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1373         } else {
1374                 for (i = 0; i < count; i++)
1375                         if (pages[i])
1376                                 __free_pages(pages[i], 0);
1377         }
1378
1379         kvfree(pages);
1380         return 0;
1381 }
1382
1383 /*
1384  * Create a CPU mapping for a specified pages
1385  */
1386 static void *
1387 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1388                     const void *caller)
1389 {
1390         return dma_common_pages_remap(pages, size,
1391                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP, prot, caller);
1392 }
1393
1394 /*
1395  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1396  */
1397 static dma_addr_t
1398 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size,
1399                        unsigned long attrs)
1400 {
1401         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1402         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1403         dma_addr_t dma_addr, iova;
1404         int i;
1405
1406         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1407         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1408                 return dma_addr;
1409
1410         iova = dma_addr;
1411         for (i = 0; i < count; ) {
1412                 int ret;
1413
1414                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1415                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1416                 unsigned int len, j;
1417
1418                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1419                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1420                                 break;
1421
1422                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1423                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1424                                 __dma_info_to_prot(DMA_BIDIRECTIONAL, attrs));
1425                 if (ret < 0)
1426                         goto fail;
1427                 iova += len;
1428                 i = j;
1429         }
1430         return dma_addr;
1431 fail:
1432         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1433         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1434         return DMA_MAPPING_ERROR;
1435 }
1436
1437 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1438 {
1439         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1440
1441         /*
1442          * add optional in-page offset from iova to size and align
1443          * result to page size
1444          */
1445         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1446         iova &= PAGE_MASK;
1447
1448         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1449         __free_iova(mapping, iova, size);
1450         return 0;
1451 }
1452
1453 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1454 {
1455         struct page *page;
1456         phys_addr_t phys;
1457
1458         phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, (unsigned long)addr);
1459         page = phys_to_page(phys);
1460
1461         return (struct page **)page;
1462 }
1463
1464 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, unsigned long attrs)
1465 {
1466         struct vm_struct *area;
1467
1468         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1469                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1470
1471         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1472                 return cpu_addr;
1473
1474         area = find_vm_area(cpu_addr);
1475         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1476                 return area->pages;
1477         return NULL;
1478 }
1479
1480 static void *__iommu_alloc_simple(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
1481                                   dma_addr_t *handle, int coherent_flag,
1482                                   unsigned long attrs)
1483 {
1484         struct page *page;
1485         void *addr;
1486
1487         if (coherent_flag  == COHERENT)
1488                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
1489         else
1490                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1491         if (!addr)
1492                 return NULL;
1493
1494         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size, attrs);
1495         if (*handle == DMA_MAPPING_ERROR)
1496                 goto err_mapping;
1497
1498         return addr;
1499
1500 err_mapping:
1501         __free_from_pool(addr, size);
1502         return NULL;
1503 }
1504
1505 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1506                         dma_addr_t handle, size_t size, int coherent_flag)
1507 {
1508         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1509         if (coherent_flag == COHERENT)
1510                 __dma_free_buffer(virt_to_page(cpu_addr), size);
1511         else
1512                 __free_from_pool(cpu_addr, size);
1513 }
1514
1515 static void *__arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1516             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1517             int coherent_flag)
1518 {
1519         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
1520         struct page **pages;
1521         void *addr = NULL;
1522
1523         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
1524         size = PAGE_ALIGN(size);
1525
1526         if (coherent_flag  == COHERENT || !gfpflags_allow_blocking(gfp))
1527                 return __iommu_alloc_simple(dev, size, gfp, handle,
1528                                             coherent_flag, attrs);
1529
1530         /*
1531          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1532          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1533          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1534          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1535          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1536          */
1537         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1538
1539         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs, coherent_flag);
1540         if (!pages)
1541                 return NULL;
1542
1543         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size, attrs);
1544         if (*handle == DMA_MAPPING_ERROR)
1545                 goto err_buffer;
1546
1547         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1548                 return pages;
1549
1550         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1551                                    __builtin_return_address(0));
1552         if (!addr)
1553                 goto err_mapping;
1554
1555         return addr;
1556
1557 err_mapping:
1558         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1559 err_buffer:
1560         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1561         return NULL;
1562 }
1563
1564 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1565             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1566 {
1567         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, NORMAL);
1568 }
1569
1570 static void *arm_coherent_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, COHERENT);
1574 }
1575
1576 static int __arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1577                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1578                     unsigned long attrs)
1579 {
1580         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1581         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1582         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1583         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1584         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
1585
1586         if (!pages)
1587                 return -ENXIO;
1588
1589         if (off >= nr_pages || (usize >> PAGE_SHIFT) > nr_pages - off)
1590                 return -ENXIO;
1591
1592         pages += off;
1593
1594         do {
1595                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1596                 if (ret) {
1597                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1598                         return ret;
1599                 }
1600                 uaddr += PAGE_SIZE;
1601                 usize -= PAGE_SIZE;
1602         } while (usize > 0);
1603
1604         return 0;
1605 }
1606 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1607                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1608                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1609 {
1610         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1611
1612         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1613 }
1614
1615 static int arm_coherent_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1616                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1617                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1618 {
1619         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1620 }
1621
1622 /*
1623  * free a page as defined by the above mapping.
1624  * Must not be called with IRQs disabled.
1625  */
1626 void __arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1627         dma_addr_t handle, unsigned long attrs, int coherent_flag)
1628 {
1629         struct page **pages;
1630         size = PAGE_ALIGN(size);
1631
1632         if (coherent_flag == COHERENT || __in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1633                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size, coherent_flag);
1634                 return;
1635         }
1636
1637         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1638         if (!pages) {
1639                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1640                 return;
1641         }
1642
1643         if ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0) {
1644                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
1645                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
1646         }
1647
1648         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1649         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1650 }
1651
1652 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1653                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1654 {
1655         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, NORMAL);
1656 }
1657
1658 void arm_coherent_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, COHERENT);
1662 }
1663
1664 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1665                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1666                                  size_t size, unsigned long attrs)
1667 {
1668         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1669         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1670
1671         if (!pages)
1672                 return -ENXIO;
1673
1674         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1675                                          GFP_KERNEL);
1676 }
1677
1678 /*
1679  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1680  */
1681 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1682                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1683                           enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1684                           bool is_coherent)
1685 {
1686         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1687         dma_addr_t iova, iova_base;
1688         int ret = 0;
1689         unsigned int count;
1690         struct scatterlist *s;
1691         int prot;
1692
1693         size = PAGE_ALIGN(size);
1694         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
1695
1696         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1697         if (iova == DMA_MAPPING_ERROR)
1698                 return -ENOMEM;
1699
1700         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1701                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1702                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1703
1704                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1705                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1706
1707                 prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1708
1709                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1710                 if (ret < 0)
1711                         goto fail;
1712                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1713                 iova += len;
1714         }
1715         *handle = iova_base;
1716
1717         return 0;
1718 fail:
1719         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1720         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1721         return ret;
1722 }
1723
1724 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1725                      enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1726                      bool is_coherent)
1727 {
1728         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1729         int i, count = 0;
1730         unsigned int offset = s->offset;
1731         unsigned int size = s->offset + s->length;
1732         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1733
1734         for (i = 1; i < nents; i++) {
1735                 s = sg_next(s);
1736
1737                 s->dma_address = DMA_MAPPING_ERROR;
1738                 s->dma_length = 0;
1739
1740                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1741                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1742                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1743                                 goto bad_mapping;
1744
1745                         dma->dma_address += offset;
1746                         dma->dma_length = size - offset;
1747
1748                         size = offset = s->offset;
1749                         start = s;
1750                         dma = sg_next(dma);
1751                         count += 1;
1752                 }
1753                 size += s->length;
1754         }
1755         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1756                 is_coherent) < 0)
1757                 goto bad_mapping;
1758
1759         dma->dma_address += offset;
1760         dma->dma_length = size - offset;
1761
1762         return count+1;
1763
1764 bad_mapping:
1765         for_each_sg(sg, s, count, i)
1766                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1767         return 0;
1768 }
1769
1770 /**
1771  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1772  * @dev: valid struct device pointer
1773  * @sg: list of buffers
1774  * @nents: number of buffers to map
1775  * @dir: DMA transfer direction
1776  *
1777  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1778  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1779  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1780  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1781  */
1782 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1783                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1784 {
1785         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1786 }
1787
1788 /**
1789  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1790  * @dev: valid struct device pointer
1791  * @sg: list of buffers
1792  * @nents: number of buffers to map
1793  * @dir: DMA transfer direction
1794  *
1795  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1796  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1797  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1798  * sg_dma_{address,length}.
1799  */
1800 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1801                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1802 {
1803         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1804 }
1805
1806 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1807                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1808                 unsigned long attrs, bool is_coherent)
1809 {
1810         struct scatterlist *s;
1811         int i;
1812
1813         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1814                 if (sg_dma_len(s))
1815                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1816                                                sg_dma_len(s));
1817                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1818                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1819                                               s->length, dir);
1820         }
1821 }
1822
1823 /**
1824  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1825  * @dev: valid struct device pointer
1826  * @sg: list of buffers
1827  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1828  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1829  *
1830  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1831  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1832  */
1833 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1834                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1835                 unsigned long attrs)
1836 {
1837         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1838 }
1839
1840 /**
1841  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1842  * @dev: valid struct device pointer
1843  * @sg: list of buffers
1844  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1845  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1846  *
1847  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1848  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1849  */
1850 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1851                         enum dma_data_direction dir,
1852                         unsigned long attrs)
1853 {
1854         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1855 }
1856
1857 /**
1858  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1859  * @dev: valid struct device pointer
1860  * @sg: list of buffers
1861  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1862  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1863  */
1864 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1865                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1866 {
1867         struct scatterlist *s;
1868         int i;
1869
1870         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1871                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1872
1873 }
1874
1875 /**
1876  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1877  * @dev: valid struct device pointer
1878  * @sg: list of buffers
1879  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1880  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1881  */
1882 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1883                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1884 {
1885         struct scatterlist *s;
1886         int i;
1887
1888         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1889                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1890 }
1891
1892
1893 /**
1894  * arm_coherent_iommu_map_page
1895  * @dev: valid struct device pointer
1896  * @page: page that buffer resides in
1897  * @offset: offset into page for start of buffer
1898  * @size: size of buffer to map
1899  * @dir: DMA transfer direction
1900  *
1901  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1902  */
1903 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1904              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1905              unsigned long attrs)
1906 {
1907         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1908         dma_addr_t dma_addr;
1909         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1910
1911         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1912         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1913                 return dma_addr;
1914
1915         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1916
1917         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1918         if (ret < 0)
1919                 goto fail;
1920
1921         return dma_addr + offset;
1922 fail:
1923         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1924         return DMA_MAPPING_ERROR;
1925 }
1926
1927 /**
1928  * arm_iommu_map_page
1929  * @dev: valid struct device pointer
1930  * @page: page that buffer resides in
1931  * @offset: offset into page for start of buffer
1932  * @size: size of buffer to map
1933  * @dir: DMA transfer direction
1934  *
1935  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1936  */
1937 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1938              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1939              unsigned long attrs)
1940 {
1941         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1942                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1943
1944         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1945 }
1946
1947 /**
1948  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1949  * @dev: valid struct device pointer
1950  * @handle: DMA address of buffer
1951  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1952  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1953  *
1954  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1955  */
1956 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1957                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1958 {
1959         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1960         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1961         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1962         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1963
1964         if (!iova)
1965                 return;
1966
1967         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1968         __free_iova(mapping, iova, len);
1969 }
1970
1971 /**
1972  * arm_iommu_unmap_page
1973  * @dev: valid struct device pointer
1974  * @handle: DMA address of buffer
1975  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1976  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1977  *
1978  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1979  */
1980 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1981                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1982 {
1983         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1984         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1985         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1986         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1987         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1988
1989         if (!iova)
1990                 return;
1991
1992         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1993                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1994
1995         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1996         __free_iova(mapping, iova, len);
1997 }
1998
1999 /**
2000  * arm_iommu_map_resource - map a device resource for DMA
2001  * @dev: valid struct device pointer
2002  * @phys_addr: physical address of resource
2003  * @size: size of resource to map
2004  * @dir: DMA transfer direction
2005  */
2006 static dma_addr_t arm_iommu_map_resource(struct device *dev,
2007                 phys_addr_t phys_addr, size_t size,
2008                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2009 {
2010         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2011         dma_addr_t dma_addr;
2012         int ret, prot;
2013         phys_addr_t addr = phys_addr & PAGE_MASK;
2014         unsigned int offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
2015         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2016
2017         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
2018         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
2019                 return dma_addr;
2020
2021         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs) | IOMMU_MMIO;
2022
2023         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, addr, len, prot);
2024         if (ret < 0)
2025                 goto fail;
2026
2027         return dma_addr + offset;
2028 fail:
2029         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
2030         return DMA_MAPPING_ERROR;
2031 }
2032
2033 /**
2034  * arm_iommu_unmap_resource - unmap a device DMA resource
2035  * @dev: valid struct device pointer
2036  * @dma_handle: DMA address to resource
2037  * @size: size of resource to map
2038  * @dir: DMA transfer direction
2039  */
2040 static void arm_iommu_unmap_resource(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
2041                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
2042                 unsigned long attrs)
2043 {
2044         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2045         dma_addr_t iova = dma_handle & PAGE_MASK;
2046         unsigned int offset = dma_handle & ~PAGE_MASK;
2047         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2048
2049         if (!iova)
2050                 return;
2051
2052         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2053         __free_iova(mapping, iova, len);
2054 }
2055
2056 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
2057                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2058 {
2059         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2060         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2061         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2062         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2063
2064         if (!iova)
2065                 return;
2066
2067         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2068 }
2069
2070 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
2071                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2072 {
2073         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2074         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2075         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2076         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2077
2078         if (!iova)
2079                 return;
2080
2081         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
2082 }
2083
2084 const struct dma_map_ops iommu_ops = {
2085         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
2086         .free           = arm_iommu_free_attrs,
2087         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
2088         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2089
2090         .map_page               = arm_iommu_map_page,
2091         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
2092         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
2093         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
2094
2095         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
2096         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
2097         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
2098         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
2099
2100         .map_resource           = arm_iommu_map_resource,
2101         .unmap_resource         = arm_iommu_unmap_resource,
2102
2103         .dma_supported          = arm_dma_supported,
2104 };
2105
2106 const struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
2107         .alloc          = arm_coherent_iommu_alloc_attrs,
2108         .free           = arm_coherent_iommu_free_attrs,
2109         .mmap           = arm_coherent_iommu_mmap_attrs,
2110         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2111
2112         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
2113         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
2114
2115         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
2116         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
2117
2118         .map_resource   = arm_iommu_map_resource,
2119         .unmap_resource = arm_iommu_unmap_resource,
2120
2121         .dma_supported          = arm_dma_supported,
2122 };
2123
2124 /**
2125  * arm_iommu_create_mapping
2126  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
2127  * @base: start address of the valid IO address space
2128  * @size: maximum size of the valid IO address space
2129  *
2130  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
2131  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
2132  * mapping with IOMMU aware functions.
2133  *
2134  * The client device need to be attached to the mapping with
2135  * arm_iommu_attach_device function.
2136  */
2137 struct dma_iommu_mapping *
2138 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, u64 size)
2139 {
2140         unsigned int bits = size >> PAGE_SHIFT;
2141         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(bits) * sizeof(long);
2142         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2143         int extensions = 1;
2144         int err = -ENOMEM;
2145
2146         /* currently only 32-bit DMA address space is supported */
2147         if (size > DMA_BIT_MASK(32) + 1)
2148                 return ERR_PTR(-ERANGE);
2149
2150         if (!bitmap_size)
2151                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2152
2153         if (bitmap_size > PAGE_SIZE) {
2154                 extensions = bitmap_size / PAGE_SIZE;
2155                 bitmap_size = PAGE_SIZE;
2156         }
2157
2158         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
2159         if (!mapping)
2160                 goto err;
2161
2162         mapping->bitmap_size = bitmap_size;
2163         mapping->bitmaps = kcalloc(extensions, sizeof(unsigned long *),
2164                                    GFP_KERNEL);
2165         if (!mapping->bitmaps)
2166                 goto err2;
2167
2168         mapping->bitmaps[0] = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
2169         if (!mapping->bitmaps[0])
2170                 goto err3;
2171
2172         mapping->nr_bitmaps = 1;
2173         mapping->extensions = extensions;
2174         mapping->base = base;
2175         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
2176
2177         spin_lock_init(&mapping->lock);
2178
2179         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2180         if (!mapping->domain)
2181                 goto err4;
2182
2183         kref_init(&mapping->kref);
2184         return mapping;
2185 err4:
2186         kfree(mapping->bitmaps[0]);
2187 err3:
2188         kfree(mapping->bitmaps);
2189 err2:
2190         kfree(mapping);
2191 err:
2192         return ERR_PTR(err);
2193 }
2194 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
2195
2196 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
2197 {
2198         int i;
2199         struct dma_iommu_mapping *mapping =
2200                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
2201
2202         iommu_domain_free(mapping->domain);
2203         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++)
2204                 kfree(mapping->bitmaps[i]);
2205         kfree(mapping->bitmaps);
2206         kfree(mapping);
2207 }
2208
2209 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2210 {
2211         int next_bitmap;
2212
2213         if (mapping->nr_bitmaps >= mapping->extensions)
2214                 return -EINVAL;
2215
2216         next_bitmap = mapping->nr_bitmaps;
2217         mapping->bitmaps[next_bitmap] = kzalloc(mapping->bitmap_size,
2218                                                 GFP_ATOMIC);
2219         if (!mapping->bitmaps[next_bitmap])
2220                 return -ENOMEM;
2221
2222         mapping->nr_bitmaps++;
2223
2224         return 0;
2225 }
2226
2227 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2228 {
2229         if (mapping)
2230                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2231 }
2232 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
2233
2234 static int __arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2235                                      struct dma_iommu_mapping *mapping)
2236 {
2237         int err;
2238
2239         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
2240         if (err)
2241                 return err;
2242
2243         kref_get(&mapping->kref);
2244         to_dma_iommu_mapping(dev) = mapping;
2245
2246         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
2247         return 0;
2248 }
2249
2250 /**
2251  * arm_iommu_attach_device
2252  * @dev: valid struct device pointer
2253  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
2254  *      arm_iommu_create_mapping)
2255  *
2256  * Attaches specified io address space mapping to the provided device.
2257  * This replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
2258  * IOMMU aware version.
2259  *
2260  * More than one client might be attached to the same io address space
2261  * mapping.
2262  */
2263 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2264                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
2265 {
2266         int err;
2267
2268         err = __arm_iommu_attach_device(dev, mapping);
2269         if (err)
2270                 return err;
2271
2272         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
2273         return 0;
2274 }
2275 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
2276
2277 /**
2278  * arm_iommu_detach_device
2279  * @dev: valid struct device pointer
2280  *
2281  * Detaches the provided device from a previously attached map.
2282  * This voids the dma operations (dma_map_ops pointer)
2283  */
2284 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2285 {
2286         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2287
2288         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2289         if (!mapping) {
2290                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
2291                 return;
2292         }
2293
2294         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
2295         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2296         to_dma_iommu_mapping(dev) = NULL;
2297         set_dma_ops(dev, arm_get_dma_map_ops(dev->archdata.dma_coherent));
2298
2299         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
2300 }
2301 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
2302
2303 static const struct dma_map_ops *arm_get_iommu_dma_map_ops(bool coherent)
2304 {
2305         return coherent ? &iommu_coherent_ops : &iommu_ops;
2306 }
2307
2308 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2309                                     const struct iommu_ops *iommu)
2310 {
2311         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2312
2313         if (!iommu)
2314                 return false;
2315
2316         mapping = arm_iommu_create_mapping(dev->bus, dma_base, size);
2317         if (IS_ERR(mapping)) {
2318                 pr_warn("Failed to create %llu-byte IOMMU mapping for device %s\n",
2319                                 size, dev_name(dev));
2320                 return false;
2321         }
2322
2323         if (__arm_iommu_attach_device(dev, mapping)) {
2324                 pr_warn("Failed to attached device %s to IOMMU_mapping\n",
2325                                 dev_name(dev));
2326                 arm_iommu_release_mapping(mapping);
2327                 return false;
2328         }
2329
2330         return true;
2331 }
2332
2333 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev)
2334 {
2335         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2336
2337         if (!mapping)
2338                 return;
2339
2340         arm_iommu_detach_device(dev);
2341         arm_iommu_release_mapping(mapping);
2342 }
2343
2344 #else
2345
2346 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2347                                     const struct iommu_ops *iommu)
2348 {
2349         return false;
2350 }
2351
2352 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev) { }
2353
2354 #define arm_get_iommu_dma_map_ops arm_get_dma_map_ops
2355
2356 #endif  /* CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU */
2357
2358 void arch_setup_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2359                         const struct iommu_ops *iommu, bool coherent)
2360 {
2361         const struct dma_map_ops *dma_ops;
2362
2363         dev->archdata.dma_coherent = coherent;
2364
2365         /*
2366          * Don't override the dma_ops if they have already been set. Ideally
2367          * this should be the only location where dma_ops are set, remove this
2368          * check when all other callers of set_dma_ops will have disappeared.
2369          */
2370         if (dev->dma_ops)
2371                 return;
2372
2373         if (arm_setup_iommu_dma_ops(dev, dma_base, size, iommu))
2374                 dma_ops = arm_get_iommu_dma_map_ops(coherent);
2375         else
2376                 dma_ops = arm_get_dma_map_ops(coherent);
2377
2378         set_dma_ops(dev, dma_ops);
2379
2380 #ifdef CONFIG_XEN
2381         if (xen_initial_domain()) {
2382                 dev->archdata.dev_dma_ops = dev->dma_ops;
2383                 dev->dma_ops = xen_dma_ops;
2384         }
2385 #endif
2386         dev->archdata.dma_ops_setup = true;
2387 }
2388
2389 void arch_teardown_dma_ops(struct device *dev)
2390 {
2391         if (!dev->archdata.dma_ops_setup)
2392                 return;
2393
2394         arm_teardown_iommu_dma_ops(dev);
2395         /* Let arch_setup_dma_ops() start again from scratch upon re-probe */
2396         set_dma_ops(dev, NULL);
2397 }