arch/x86/kernel/amd_iommu_init.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2007-2008 Advanced Micro Devices, Inc.
   3  * Author: Joerg Roedel <joerg.roedel@amd.com>
   4  *         Leo Duran <leo.duran@amd.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   7  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published
   8  * by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  18  */
  19
  20 #include <linux/pci.h>
  21 #include <linux/acpi.h>
  22 #include <linux/gfp.h>
  23 #include <linux/list.h>
  24 #include <linux/sysdev.h>
  25 #include <linux/interrupt.h>
  26 #include <linux/msi.h>
  27 #include <asm/pci-direct.h>
  28 #include <asm/amd_iommu_types.h>
  29 #include <asm/amd_iommu.h>
  30 #include <asm/iommu.h>
  31 #include <asm/gart.h>
  32
  33 /*
  34  * definitions for the ACPI scanning code
  35  */
  36 #define IVRS_HEADER_LENGTH 48
  37
  38 #define ACPI_IVHD_TYPE                  0x10
  39 #define ACPI_IVMD_TYPE_ALL              0x20
  40 #define ACPI_IVMD_TYPE                  0x21
  41 #define ACPI_IVMD_TYPE_RANGE            0x22
  42
  43 #define IVHD_DEV_ALL                    0x01
  44 #define IVHD_DEV_SELECT                 0x02
  45 #define IVHD_DEV_SELECT_RANGE_START     0x03
  46 #define IVHD_DEV_RANGE_END              0x04
  47 #define IVHD_DEV_ALIAS                  0x42
  48 #define IVHD_DEV_ALIAS_RANGE            0x43
  49 #define IVHD_DEV_EXT_SELECT             0x46
  50 #define IVHD_DEV_EXT_SELECT_RANGE       0x47
  51
  52 #define IVHD_FLAG_HT_TUN_EN             0x00
  53 #define IVHD_FLAG_PASSPW_EN             0x01
  54 #define IVHD_FLAG_RESPASSPW_EN          0x02
  55 #define IVHD_FLAG_ISOC_EN               0x03
  56
  57 #define IVMD_FLAG_EXCL_RANGE            0x08
  58 #define IVMD_FLAG_UNITY_MAP             0x01
  59
  60 #define ACPI_DEVFLAG_INITPASS           0x01
  61 #define ACPI_DEVFLAG_EXTINT             0x02
  62 #define ACPI_DEVFLAG_NMI                0x04
  63 #define ACPI_DEVFLAG_SYSMGT1            0x10
  64 #define ACPI_DEVFLAG_SYSMGT2            0x20
  65 #define ACPI_DEVFLAG_LINT0              0x40
  66 #define ACPI_DEVFLAG_LINT1              0x80
  67 #define ACPI_DEVFLAG_ATSDIS             0x10000000
  68
  69 /*
  70  * ACPI table definitions
  71  *
  72  * These data structures are laid over the table to parse the important values
  73  * out of it.
  74  */
  75
  76 /*
  77  * structure describing one IOMMU in the ACPI table. Typically followed by one
  78  * or more ivhd_entrys.
  79  */
  80 struct ivhd_header {
  81         u8 type;
  82         u8 flags;
  83         u16 length;
  84         u16 devid;
  85         u16 cap_ptr;
  86         u64 mmio_phys;
  87         u16 pci_seg;
  88         u16 info;
  89         u32 reserved;
  90 } __attribute__((packed));
  91
  92 /*
  93  * A device entry describing which devices a specific IOMMU translates and
  94  * which requestor ids they use.
  95  */
  96 struct ivhd_entry {
  97         u8 type;
  98         u16 devid;
  99         u8 flags;
 100         u32 ext;
 101 } __attribute__((packed));
 102
 103 /*
 104  * An AMD IOMMU memory definition structure. It defines things like exclusion
 105  * ranges for devices and regions that should be unity mapped.
 106  */
 107 struct ivmd_header {
 108         u8 type;
 109         u8 flags;
 110         u16 length;
 111         u16 devid;
 112         u16 aux;
 113         u64 resv;
 114         u64 range_start;
 115         u64 range_length;
 116 } __attribute__((packed));
 117
 118 static int __initdata amd_iommu_detected;
 119
 120 u16 amd_iommu_last_bdf;                 /* largest PCI device id we have
 121                                            to handle */
 122 LIST_HEAD(amd_iommu_unity_map);         /* a list of required unity mappings
 123                                            we find in ACPI */
 124 unsigned amd_iommu_aperture_order = 26; /* size of aperture in power of 2 */
 125 int amd_iommu_isolate = 1;              /* if 1, device isolation is enabled */
 126 bool amd_iommu_unmap_flush;             /* if true, flush on every unmap */
 127
 128 LIST_HEAD(amd_iommu_list);              /* list of all AMD IOMMUs in the
 129                                            system */
 130
 131 /*
 132  * Pointer to the device table which is shared by all AMD IOMMUs
 133  * it is indexed by the PCI device id or the HT unit id and contains
 134  * information about the domain the device belongs to as well as the
 135  * page table root pointer.
 136  */
 137 struct dev_table_entry *amd_iommu_dev_table;
 138
 139 /*
 140  * The alias table is a driver specific data structure which contains the
 141  * mappings of the PCI device ids to the actual requestor ids on the IOMMU.
 142  * More than one device can share the same requestor id.
 143  */
 144 u16 *amd_iommu_alias_table;
 145
 146 /*
 147  * The rlookup table is used to find the IOMMU which is responsible
 148  * for a specific device. It is also indexed by the PCI device id.
 149  */
 150 struct amd_iommu **amd_iommu_rlookup_table;
 151
 152 /*
 153  * The pd table (protection domain table) is used to find the protection domain
 154  * data structure a device belongs to. Indexed with the PCI device id too.
 155  */
 156 struct protection_domain **amd_iommu_pd_table;
 157
 158 /*
 159  * AMD IOMMU allows up to 2^16 differend protection domains. This is a bitmap
 160  * to know which ones are already in use.
 161  */
 162 unsigned long *amd_iommu_pd_alloc_bitmap;
 163
 164 static u32 dev_table_size;      /* size of the device table */
 165 static u32 alias_table_size;    /* size of the alias table */
 166 static u32 rlookup_table_size;  /* size if the rlookup table */
 167
 168 static inline void update_last_devid(u16 devid)
 169 {
 170         if (devid > amd_iommu_last_bdf)
 171                 amd_iommu_last_bdf = devid;
 172 }
 173
 174 static inline unsigned long tbl_size(int entry_size)
 175 {
 176         unsigned shift = PAGE_SHIFT +
 177                          get_order(amd_iommu_last_bdf * entry_size);
 178
 179         return 1UL << shift;
 180 }
 181
 182 /****************************************************************************
 183  *
 184  * AMD IOMMU MMIO register space handling functions
 185  *
 186  * These functions are used to program the IOMMU device registers in
 187  * MMIO space required for that driver.
 188  *
 189  ****************************************************************************/
 190
 191 /*
 192  * This function set the exclusion range in the IOMMU. DMA accesses to the
 193  * exclusion range are passed through untranslated
 194  */
 195 static void __init iommu_set_exclusion_range(struct amd_iommu *iommu)
 196 {
 197         u64 start = iommu->exclusion_start & PAGE_MASK;
 198         u64 limit = (start + iommu->exclusion_length) & PAGE_MASK;
 199         u64 entry;
 200
 201         if (!iommu->exclusion_start)
 202                 return;
 203
 204         entry = start | MMIO_EXCL_ENABLE_MASK;
 205         memcpy_toio(iommu->mmio_base + MMIO_EXCL_BASE_OFFSET,
 206                         &entry, sizeof(entry));
 207
 208         entry = limit;
 209         memcpy_toio(iommu->mmio_base + MMIO_EXCL_LIMIT_OFFSET,
 210                         &entry, sizeof(entry));
 211 }
 212
 213 /* Programs the physical address of the device table into the IOMMU hardware */
 214 static void __init iommu_set_device_table(struct amd_iommu *iommu)
 215 {
 216         u64 entry;
 217
 218         BUG_ON(iommu->mmio_base == NULL);
 219
 220         entry = virt_to_phys(amd_iommu_dev_table);
 221         entry |= (dev_table_size >> 12) - 1;
 222         memcpy_toio(iommu->mmio_base + MMIO_DEV_TABLE_OFFSET,
 223                         &entry, sizeof(entry));
 224 }
 225
 226 /* Generic functions to enable/disable certain features of the IOMMU. */
 227 static void __init iommu_feature_enable(struct amd_iommu *iommu, u8 bit)
 228 {
 229         u32 ctrl;
 230
 231         ctrl = readl(iommu->mmio_base + MMIO_CONTROL_OFFSET);
 232         ctrl |= (1 << bit);
 233         writel(ctrl, iommu->mmio_base + MMIO_CONTROL_OFFSET);
 234 }
 235
 236 static void __init iommu_feature_disable(struct amd_iommu *iommu, u8 bit)
 237 {
 238         u32 ctrl;
 239
 240         ctrl = readl(iommu->mmio_base + MMIO_CONTROL_OFFSET);
 241         ctrl &= ~(1 << bit);
 242         writel(ctrl, iommu->mmio_base + MMIO_CONTROL_OFFSET);
 243 }
 244
 245 /* Function to enable the hardware */
 246 void __init iommu_enable(struct amd_iommu *iommu)
 247 {
 248         printk(KERN_INFO "AMD IOMMU: Enabling IOMMU "
 249                "at %02x:%02x.%x cap 0x%hx\n",
 250                iommu->dev->bus->number,
 251                PCI_SLOT(iommu->dev->devfn),
 252                PCI_FUNC(iommu->dev->devfn),
 253                iommu->cap_ptr);
 254
 255         iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_IOMMU_EN);
 256 }
 257
 258 /* Function to enable IOMMU event logging and event interrupts */
 259 void __init iommu_enable_event_logging(struct amd_iommu *iommu)
 260 {
 261         iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_EVT_LOG_EN);
 262         iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_EVT_INT_EN);
 263 }
 264
 265 /*
 266  * mapping and unmapping functions for the IOMMU MMIO space. Each AMD IOMMU in
 267  * the system has one.
 268  */
 269 static u8 * __init iommu_map_mmio_space(u64 address)
 270 {
 271         u8 *ret;
 272
 273         if (!request_mem_region(address, MMIO_REGION_LENGTH, "amd_iommu"))
 274                 return NULL;
 275
 276         ret = ioremap_nocache(address, MMIO_REGION_LENGTH);
 277         if (ret != NULL)
 278                 return ret;
 279
 280         release_mem_region(address, MMIO_REGION_LENGTH);
 281
 282         return NULL;
 283 }
 284
 285 static void __init iommu_unmap_mmio_space(struct amd_iommu *iommu)
 286 {
 287         if (iommu->mmio_base)
 288                 iounmap(iommu->mmio_base);
 289         release_mem_region(iommu->mmio_phys, MMIO_REGION_LENGTH);
 290 }
 291
 292 /****************************************************************************
 293  *
 294  * The functions below belong to the first pass of AMD IOMMU ACPI table
 295  * parsing. In this pass we try to find out the highest device id this
 296  * code has to handle. Upon this information the size of the shared data
 297  * structures is determined later.
 298  *
 299  ****************************************************************************/
 300
 301 /*
 302  * This function calculates the length of a given IVHD entry
 303  */
 304 static inline int ivhd_entry_length(u8 *ivhd)
 305 {
 306         return 0x04 << (*ivhd >> 6);
 307 }
 308
 309 /*
 310  * This function reads the last device id the IOMMU has to handle from the PCI
 311  * capability header for this IOMMU
 312  */
 313 static int __init find_last_devid_on_pci(int bus, int dev, int fn, int cap_ptr)
 314 {
 315         u32 cap;
 316
 317         cap = read_pci_config(bus, dev, fn, cap_ptr+MMIO_RANGE_OFFSET);
 318         update_last_devid(calc_devid(MMIO_GET_BUS(cap), MMIO_GET_LD(cap)));
 319
 320         return 0;
 321 }
 322
 323 /*
 324  * After reading the highest device id from the IOMMU PCI capability header
 325  * this function looks if there is a higher device id defined in the ACPI table
 326  */
 327 static int __init find_last_devid_from_ivhd(struct ivhd_header *h)
 328 {
 329         u8 *p = (void *)h, *end = (void *)h;
 330         struct ivhd_entry *dev;
 331
 332         p += sizeof(*h);
 333         end += h->length;
 334
 335         find_last_devid_on_pci(PCI_BUS(h->devid),
 336                         PCI_SLOT(h->devid),
 337                         PCI_FUNC(h->devid),
 338                         h->cap_ptr);
 339
 340         while (p < end) {
 341                 dev = (struct ivhd_entry *)p;
 342                 switch (dev->type) {
 343                 case IVHD_DEV_SELECT:
 344                 case IVHD_DEV_RANGE_END:
 345                 case IVHD_DEV_ALIAS:
 346                 case IVHD_DEV_EXT_SELECT:
 347                         /* all the above subfield types refer to device ids */
 348                         update_last_devid(dev->devid);
 349                         break;
 350                 default:
 351                         break;
 352                 }
 353                 p += ivhd_entry_length(p);
 354         }
 355
 356         WARN_ON(p != end);
 357
 358         return 0;
 359 }
 360
 361 /*
 362  * Iterate over all IVHD entries in the ACPI table and find the highest device
 363  * id which we need to handle. This is the first of three functions which parse
 364  * the ACPI table. So we check the checksum here.
 365  */
 366 static int __init find_last_devid_acpi(struct acpi_table_header *table)
 367 {
 368         int i;
 369         u8 checksum = 0, *p = (u8 *)table, *end = (u8 *)table;
 370         struct ivhd_header *h;
 371
 372         /*
 373          * Validate checksum here so we don't need to do it when
 374          * we actually parse the table
 375          */
 376         for (i = 0; i < table->length; ++i)
 377                 checksum += p[i];
 378         if (checksum != 0)
 379                 /* ACPI table corrupt */
 380                 return -ENODEV;
 381
 382         p += IVRS_HEADER_LENGTH;
 383
 384         end += table->length;
 385         while (p < end) {
 386                 h = (struct ivhd_header *)p;
 387                 switch (h->type) {
 388                 case ACPI_IVHD_TYPE:
 389                         find_last_devid_from_ivhd(h);
 390                         break;
 391                 default:
 392                         break;
 393                 }
 394                 p += h->length;
 395         }
 396         WARN_ON(p != end);
 397
 398         return 0;
 399 }
 400
 401 /****************************************************************************
 402  *
 403  * The following functions belong the the code path which parses the ACPI table
 404  * the second time. In this ACPI parsing iteration we allocate IOMMU specific
 405  * data structures, initialize the device/alias/rlookup table and also
 406  * basically initialize the hardware.
 407  *
 408  ****************************************************************************/
 409
 410 /*
 411  * Allocates the command buffer. This buffer is per AMD IOMMU. We can
 412  * write commands to that buffer later and the IOMMU will execute them
 413  * asynchronously
 414  */
 415 static u8 * __init alloc_command_buffer(struct amd_iommu *iommu)
 416 {
 417         u8 *cmd_buf = (u8 *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
 418                         get_order(CMD_BUFFER_SIZE));
 419         u64 entry;
 420
 421         if (cmd_buf == NULL)
 422                 return NULL;
 423
 424         iommu->cmd_buf_size = CMD_BUFFER_SIZE;
 425
 426         entry = (u64)virt_to_phys(cmd_buf);
 427         entry |= MMIO_CMD_SIZE_512;
 428         memcpy_toio(iommu->mmio_base + MMIO_CMD_BUF_OFFSET,
 429                         &entry, sizeof(entry));
 430
 431         /* set head and tail to zero manually */
 432         writel(0x00, iommu->mmio_base + MMIO_CMD_HEAD_OFFSET);
 433         writel(0x00, iommu->mmio_base + MMIO_CMD_TAIL_OFFSET);
 434
 435         iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_CMDBUF_EN);
 436
 437         return cmd_buf;
 438 }
 439
 440 static void __init free_command_buffer(struct amd_iommu *iommu)
 441 {
 442         free_pages((unsigned long)iommu->cmd_buf,
 443                    get_order(iommu->cmd_buf_size));
 444 }
 445
 446 /* allocates the memory where the IOMMU will log its events to */
 447 static u8 * __init alloc_event_buffer(struct amd_iommu *iommu)
 448 {
 449         u64 entry;
 450         iommu->evt_buf = (u8 *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
 451                                                 get_order(EVT_BUFFER_SIZE));
 452
 453         if (iommu->evt_buf == NULL)
 454                 return NULL;
 455
 456         entry = (u64)virt_to_phys(iommu->evt_buf) | EVT_LEN_MASK;
 457         memcpy_toio(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_BUF_OFFSET,
 458                     &entry, sizeof(entry));
 459
 460         iommu->evt_buf_size = EVT_BUFFER_SIZE;
 461
 462         return iommu->evt_buf;
 463 }
 464
 465 static void __init free_event_buffer(struct amd_iommu *iommu)
 466 {
 467         free_pages((unsigned long)iommu->evt_buf, get_order(EVT_BUFFER_SIZE));
 468 }
 469
 470 /* sets a specific bit in the device table entry. */
 471 static void set_dev_entry_bit(u16 devid, u8 bit)
 472 {
 473         int i = (bit >> 5) & 0x07;
 474         int _bit = bit & 0x1f;
 475
 476         amd_iommu_dev_table[devid].data[i] |= (1 << _bit);
 477 }
 478
 479 /* Writes the specific IOMMU for a device into the rlookup table */
 480 static void __init set_iommu_for_device(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
 481 {
 482         amd_iommu_rlookup_table[devid] = iommu;
 483 }
 484
 485 /*
 486  * This function takes the device specific flags read from the ACPI
 487  * table and sets up the device table entry with that information
 488  */
 489 static void __init set_dev_entry_from_acpi(struct amd_iommu *iommu,
 490                                            u16 devid, u32 flags, u32 ext_flags)
 491 {
 492         if (flags & ACPI_DEVFLAG_INITPASS)
 493                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_INIT_PASS);
 494         if (flags & ACPI_DEVFLAG_EXTINT)
 495                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_EINT_PASS);
 496         if (flags & ACPI_DEVFLAG_NMI)
 497                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_NMI_PASS);
 498         if (flags & ACPI_DEVFLAG_SYSMGT1)
 499                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_SYSMGT1);
 500         if (flags & ACPI_DEVFLAG_SYSMGT2)
 501                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_SYSMGT2);
 502         if (flags & ACPI_DEVFLAG_LINT0)
 503                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_LINT0_PASS);
 504         if (flags & ACPI_DEVFLAG_LINT1)
 505                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_LINT1_PASS);
 506
 507         set_iommu_for_device(iommu, devid);
 508 }
 509
 510 /*
 511  * Reads the device exclusion range from ACPI and initialize IOMMU with
 512  * it
 513  */
 514 static void __init set_device_exclusion_range(u16 devid, struct ivmd_header *m)
 515 {
 516         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
 517
 518         if (!(m->flags & IVMD_FLAG_EXCL_RANGE))
 519                 return;
 520
 521         if (iommu) {
 522                 /*
 523                  * We only can configure exclusion ranges per IOMMU, not
 524                  * per device. But we can enable the exclusion range per
 525                  * device. This is done here
 526                  */
 527                 set_dev_entry_bit(m->devid, DEV_ENTRY_EX);
 528                 iommu->exclusion_start = m->range_start;
 529                 iommu->exclusion_length = m->range_length;
 530         }
 531 }
 532
 533 /*
 534  * This function reads some important data from the IOMMU PCI space and
 535  * initializes the driver data structure with it. It reads the hardware
 536  * capabilities and the first/last device entries
 537  */
 538 static void __init init_iommu_from_pci(struct amd_iommu *iommu)
 539 {
 540         int cap_ptr = iommu->cap_ptr;
 541         u32 range, misc;
 542
 543         pci_read_config_dword(iommu->dev, cap_ptr + MMIO_CAP_HDR_OFFSET,
 544                               &iommu->cap);
 545         pci_read_config_dword(iommu->dev, cap_ptr + MMIO_RANGE_OFFSET,
 546                               &range);
 547         pci_read_config_dword(iommu->dev, cap_ptr + MMIO_MISC_OFFSET,
 548                               &misc);
 549
 550         iommu->first_device = calc_devid(MMIO_GET_BUS(range),
 551                                          MMIO_GET_FD(range));
 552         iommu->last_device = calc_devid(MMIO_GET_BUS(range),
 553                                         MMIO_GET_LD(range));
 554         iommu->evt_msi_num = MMIO_MSI_NUM(misc);
 555 }
 556
 557 /*
 558  * Takes a pointer to an AMD IOMMU entry in the ACPI table and
 559  * initializes the hardware and our data structures with it.
 560  */
 561 static void __init init_iommu_from_acpi(struct amd_iommu *iommu,
 562                                         struct ivhd_header *h)
 563 {
 564         u8 *p = (u8 *)h;
 565         u8 *end = p, flags = 0;
 566         u16 dev_i, devid = 0, devid_start = 0, devid_to = 0;
 567         u32 ext_flags = 0;
 568         bool alias = false;
 569         struct ivhd_entry *e;
 570
 571         /*
 572          * First set the recommended feature enable bits from ACPI
 573          * into the IOMMU control registers
 574          */
 575         h->flags & IVHD_FLAG_HT_TUN_EN ?
 576                 iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_HT_TUN_EN) :
 577                 iommu_feature_disable(iommu, CONTROL_HT_TUN_EN);
 578
 579         h->flags & IVHD_FLAG_PASSPW_EN ?
 580                 iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_PASSPW_EN) :
 581                 iommu_feature_disable(iommu, CONTROL_PASSPW_EN);
 582
 583         h->flags & IVHD_FLAG_RESPASSPW_EN ?
 584                 iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_RESPASSPW_EN) :
 585                 iommu_feature_disable(iommu, CONTROL_RESPASSPW_EN);
 586
 587         h->flags & IVHD_FLAG_ISOC_EN ?
 588                 iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_ISOC_EN) :
 589                 iommu_feature_disable(iommu, CONTROL_ISOC_EN);
 590
 591         /*
 592          * make IOMMU memory accesses cache coherent
 593          */
 594         iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_COHERENT_EN);
 595
 596         /*
 597          * Done. Now parse the device entries
 598          */
 599         p += sizeof(struct ivhd_header);
 600         end += h->length;
 601
 602         while (p < end) {
 603                 e = (struct ivhd_entry *)p;
 604                 switch (e->type) {
 605                 case IVHD_DEV_ALL:
 606                         for (dev_i = iommu->first_device;
 607                                         dev_i <= iommu->last_device; ++dev_i)
 608                                 set_dev_entry_from_acpi(iommu, dev_i,
 609                                                         e->flags, 0);
 610                         break;
 611                 case IVHD_DEV_SELECT:
 612                         devid = e->devid;
 613                         set_dev_entry_from_acpi(iommu, devid, e->flags, 0);
 614                         break;
 615                 case IVHD_DEV_SELECT_RANGE_START:
 616                         devid_start = e->devid;
 617                         flags = e->flags;
 618                         ext_flags = 0;
 619                         alias = false;
 620                         break;
 621                 case IVHD_DEV_ALIAS:
 622                         devid = e->devid;
 623                         devid_to = e->ext >> 8;
 624                         set_dev_entry_from_acpi(iommu, devid, e->flags, 0);
 625                         amd_iommu_alias_table[devid] = devid_to;
 626                         break;
 627                 case IVHD_DEV_ALIAS_RANGE:
 628                         devid_start = e->devid;
 629                         flags = e->flags;
 630                         devid_to = e->ext >> 8;
 631                         ext_flags = 0;
 632                         alias = true;
 633                         break;
 634                 case IVHD_DEV_EXT_SELECT:
 635                         devid = e->devid;
 636                         set_dev_entry_from_acpi(iommu, devid, e->flags,
 637                                                 e->ext);
 638                         break;
 639                 case IVHD_DEV_EXT_SELECT_RANGE:
 640                         devid_start = e->devid;
 641                         flags = e->flags;
 642                         ext_flags = e->ext;
 643                         alias = false;
 644                         break;
 645                 case IVHD_DEV_RANGE_END:
 646                         devid = e->devid;
 647                         for (dev_i = devid_start; dev_i <= devid; ++dev_i) {
 648                                 if (alias)
 649                                         amd_iommu_alias_table[dev_i] = devid_to;
 650                                 set_dev_entry_from_acpi(iommu,
 651                                                 amd_iommu_alias_table[dev_i],
 652                                                 flags, ext_flags);
 653                         }
 654                         break;
 655                 default:
 656                         break;
 657                 }
 658
 659                 p += ivhd_entry_length(p);
 660         }
 661 }
 662
 663 /* Initializes the device->iommu mapping for the driver */
 664 static int __init init_iommu_devices(struct amd_iommu *iommu)
 665 {
 666         u16 i;
 667
 668         for (i = iommu->first_device; i <= iommu->last_device; ++i)
 669                 set_iommu_for_device(iommu, i);
 670
 671         return 0;
 672 }
 673
 674 static void __init free_iommu_one(struct amd_iommu *iommu)
 675 {
 676         free_command_buffer(iommu);
 677         free_event_buffer(iommu);
 678         iommu_unmap_mmio_space(iommu);
 679 }
 680
 681 static void __init free_iommu_all(void)
 682 {
 683         struct amd_iommu *iommu, *next;
 684
 685         list_for_each_entry_safe(iommu, next, &amd_iommu_list, list) {
 686                 list_del(&iommu->list);
 687                 free_iommu_one(iommu);
 688                 kfree(iommu);
 689         }
 690 }
 691
 692 /*
 693  * This function clues the initialization function for one IOMMU
 694  * together and also allocates the command buffer and programs the
 695  * hardware. It does NOT enable the IOMMU. This is done afterwards.
 696  */
 697 static int __init init_iommu_one(struct amd_iommu *iommu, struct ivhd_header *h)
 698 {
 699         spin_lock_init(&iommu->lock);
 700         list_add_tail(&iommu->list, &amd_iommu_list);
 701
 702         /*
 703          * Copy data from ACPI table entry to the iommu struct
 704          */
 705         iommu->dev = pci_get_bus_and_slot(PCI_BUS(h->devid), h->devid & 0xff);
 706         if (!iommu->dev)
 707                 return 1;
 708
 709         iommu->cap_ptr = h->cap_ptr;
 710         iommu->pci_seg = h->pci_seg;
 711         iommu->mmio_phys = h->mmio_phys;
 712         iommu->mmio_base = iommu_map_mmio_space(h->mmio_phys);
 713         if (!iommu->mmio_base)
 714                 return -ENOMEM;
 715
 716         iommu_set_device_table(iommu);
 717         iommu->cmd_buf = alloc_command_buffer(iommu);
 718         if (!iommu->cmd_buf)
 719                 return -ENOMEM;
 720
 721         iommu->evt_buf = alloc_event_buffer(iommu);
 722         if (!iommu->evt_buf)
 723                 return -ENOMEM;
 724
 725         iommu->int_enabled = false;
 726
 727         init_iommu_from_pci(iommu);
 728         init_iommu_from_acpi(iommu, h);
 729         init_iommu_devices(iommu);
 730
 731         return pci_enable_device(iommu->dev);
 732 }
 733
 734 /*
 735  * Iterates over all IOMMU entries in the ACPI table, allocates the
 736  * IOMMU structure and initializes it with init_iommu_one()
 737  */
 738 static int __init init_iommu_all(struct acpi_table_header *table)
 739 {
 740         u8 *p = (u8 *)table, *end = (u8 *)table;
 741         struct ivhd_header *h;
 742         struct amd_iommu *iommu;
 743         int ret;
 744
 745         end += table->length;
 746         p += IVRS_HEADER_LENGTH;
 747
 748         while (p < end) {
 749                 h = (struct ivhd_header *)p;
 750                 switch (*p) {
 751                 case ACPI_IVHD_TYPE:
 752                         iommu = kzalloc(sizeof(struct amd_iommu), GFP_KERNEL);
 753                         if (iommu == NULL)
 754                                 return -ENOMEM;
 755                         ret = init_iommu_one(iommu, h);
 756                         if (ret)
 757                                 return ret;
 758                         break;
 759                 default:
 760                         break;
 761                 }
 762                 p += h->length;
 763
 764         }
 765         WARN_ON(p != end);
 766
 767         return 0;
 768 }
 769
 770 /****************************************************************************
 771  *
 772  * The following functions initialize the MSI interrupts for all IOMMUs
 773  * in the system. Its a bit challenging because there could be multiple
 774  * IOMMUs per PCI BDF but we can call pci_enable_msi(x) only once per
 775  * pci_dev.
 776  *
 777  ****************************************************************************/
 778
 779 static int __init iommu_setup_msix(struct amd_iommu *iommu)
 780 {
 781         struct amd_iommu *curr;
 782         struct msix_entry entries[32]; /* only 32 supported by AMD IOMMU */
 783         int nvec = 0, i;
 784
 785         list_for_each_entry(curr, &amd_iommu_list, list) {
 786                 if (curr->dev == iommu->dev) {
 787                         entries[nvec].entry = curr->evt_msi_num;
 788                         entries[nvec].vector = 0;
 789                         curr->int_enabled = true;
 790                         nvec++;
 791                 }
 792         }
 793
 794         if (pci_enable_msix(iommu->dev, entries, nvec)) {
 795                 pci_disable_msix(iommu->dev);
 796                 return 1;
 797         }
 798
 799         for (i = 0; i < nvec; ++i) {
 800                 int r = request_irq(entries->vector, amd_iommu_int_handler,
 801                                     IRQF_SAMPLE_RANDOM,
 802                                     "AMD IOMMU",
 803                                     NULL);
 804                 if (r)
 805                         goto out_free;
 806         }
 807
 808         return 0;
 809
 810 out_free:
 811         for (i -= 1; i >= 0; --i)
 812                 free_irq(entries->vector, NULL);
 813
 814         pci_disable_msix(iommu->dev);
 815
 816         return 1;
 817 }
 818
 819 static int __init iommu_setup_msi(struct amd_iommu *iommu)
 820 {
 821         int r;
 822         struct amd_iommu *curr;
 823
 824         list_for_each_entry(curr, &amd_iommu_list, list) {
 825                 if (curr->dev == iommu->dev)
 826                         curr->int_enabled = true;
 827         }
 828
 829
 830         if (pci_enable_msi(iommu->dev))
 831                 return 1;
 832
 833         r = request_irq(iommu->dev->irq, amd_iommu_int_handler,
 834                         IRQF_SAMPLE_RANDOM,
 835                         "AMD IOMMU",
 836                         NULL);
 837
 838         if (r) {
 839                 pci_disable_msi(iommu->dev);
 840                 return 1;
 841         }
 842
 843         return 0;
 844 }
 845
 846 static int __init iommu_init_msi(struct amd_iommu *iommu)
 847 {
 848         if (iommu->int_enabled)
 849                 return 0;
 850
 851         if (pci_find_capability(iommu->dev, PCI_CAP_ID_MSIX))
 852                 return iommu_setup_msix(iommu);
 853         else if (pci_find_capability(iommu->dev, PCI_CAP_ID_MSI))
 854                 return iommu_setup_msi(iommu);
 855
 856         return 1;
 857 }
 858
 859 /****************************************************************************
 860  *
 861  * The next functions belong to the third pass of parsing the ACPI
 862  * table. In this last pass the memory mapping requirements are
 863  * gathered (like exclusion and unity mapping reanges).
 864  *
 865  ****************************************************************************/
 866
 867 static void __init free_unity_maps(void)
 868 {
 869         struct unity_map_entry *entry, *next;
 870
 871         list_for_each_entry_safe(entry, next, &amd_iommu_unity_map, list) {
 872                 list_del(&entry->list);
 873                 kfree(entry);
 874         }
 875 }
 876
 877 /* called when we find an exclusion range definition in ACPI */
 878 static int __init init_exclusion_range(struct ivmd_header *m)
 879 {
 880         int i;
 881
 882         switch (m->type) {
 883         case ACPI_IVMD_TYPE:
 884                 set_device_exclusion_range(m->devid, m);
 885                 break;
 886         case ACPI_IVMD_TYPE_ALL:
 887                 for (i = 0; i <= amd_iommu_last_bdf; ++i)
 888                         set_device_exclusion_range(i, m);
 889                 break;
 890         case ACPI_IVMD_TYPE_RANGE:
 891                 for (i = m->devid; i <= m->aux; ++i)
 892                         set_device_exclusion_range(i, m);
 893                 break;
 894         default:
 895                 break;
 896         }
 897
 898         return 0;
 899 }
 900
 901 /* called for unity map ACPI definition */
 902 static int __init init_unity_map_range(struct ivmd_header *m)
 903 {
 904         struct unity_map_entry *e = 0;
 905
 906         e = kzalloc(sizeof(*e), GFP_KERNEL);
 907         if (e == NULL)
 908                 return -ENOMEM;
 909
 910         switch (m->type) {
 911         default:
 912         case ACPI_IVMD_TYPE:
 913                 e->devid_start = e->devid_end = m->devid;
 914                 break;
 915         case ACPI_IVMD_TYPE_ALL:
 916                 e->devid_start = 0;
 917                 e->devid_end = amd_iommu_last_bdf;
 918                 break;
 919         case ACPI_IVMD_TYPE_RANGE:
 920                 e->devid_start = m->devid;
 921                 e->devid_end = m->aux;
 922                 break;
 923         }
 924         e->address_start = PAGE_ALIGN(m->range_start);
 925         e->address_end = e->address_start + PAGE_ALIGN(m->range_length);
 926         e->prot = m->flags >> 1;
 927
 928         list_add_tail(&e->list, &amd_iommu_unity_map);
 929
 930         return 0;
 931 }
 932
 933 /* iterates over all memory definitions we find in the ACPI table */
 934 static int __init init_memory_definitions(struct acpi_table_header *table)
 935 {
 936         u8 *p = (u8 *)table, *end = (u8 *)table;
 937         struct ivmd_header *m;
 938
 939         end += table->length;
 940         p += IVRS_HEADER_LENGTH;
 941
 942         while (p < end) {
 943                 m = (struct ivmd_header *)p;
 944                 if (m->flags & IVMD_FLAG_EXCL_RANGE)
 945                         init_exclusion_range(m);
 946                 else if (m->flags & IVMD_FLAG_UNITY_MAP)
 947                         init_unity_map_range(m);
 948
 949                 p += m->length;
 950         }
 951
 952         return 0;
 953 }
 954
 955 /*
 956  * Init the device table to not allow DMA access for devices and
 957  * suppress all page faults
 958  */
 959 static void init_device_table(void)
 960 {
 961         u16 devid;
 962
 963         for (devid = 0; devid <= amd_iommu_last_bdf; ++devid) {
 964                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_VALID);
 965                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_TRANSLATION);
 966         }
 967 }
 968
 969 /*
 970  * This function finally enables all IOMMUs found in the system after
 971  * they have been initialized
 972  */
 973 static void __init enable_iommus(void)
 974 {
 975         struct amd_iommu *iommu;
 976
 977         list_for_each_entry(iommu, &amd_iommu_list, list) {
 978                 iommu_set_exclusion_range(iommu);
 979                 iommu_init_msi(iommu);
 980                 iommu_enable_event_logging(iommu);
 981                 iommu_enable(iommu);
 982         }
 983 }
 984
 985 /*
 986  * Suspend/Resume support
 987  * disable suspend until real resume implemented
 988  */
 989
 990 static int amd_iommu_resume(struct sys_device *dev)
 991 {
 992         return 0;
 993 }
 994
 995 static int amd_iommu_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
 996 {
 997         return -EINVAL;
 998 }
 999
1000 static struct sysdev_class amd_iommu_sysdev_class = {
1001         .name = "amd_iommu",
1002         .suspend = amd_iommu_suspend,
1003         .resume = amd_iommu_resume,
1004 };
1005
1006 static struct sys_device device_amd_iommu = {
1007         .id = 0,
1008         .cls = &amd_iommu_sysdev_class,
1009 };
1010
1011 /*
1012  * This is the core init function for AMD IOMMU hardware in the system.
1013  * This function is called from the generic x86 DMA layer initialization
1014  * code.
1015  *
1016  * This function basically parses the ACPI table for AMD IOMMU (IVRS)
1017  * three times:
1018  *
1019  *      1 pass) Find the highest PCI device id the driver has to handle.
1020  *              Upon this information the size of the data structures is
1021  *              determined that needs to be allocated.
1022  *
1023  *      2 pass) Initialize the data structures just allocated with the
1024  *              information in the ACPI table about available AMD IOMMUs
1025  *              in the system. It also maps the PCI devices in the
1026  *              system to specific IOMMUs
1027  *
1028  *      3 pass) After the basic data structures are allocated and
1029  *              initialized we update them with information about memory
1030  *              remapping requirements parsed out of the ACPI table in
1031  *              this last pass.
1032  *
1033  * After that the hardware is initialized and ready to go. In the last
1034  * step we do some Linux specific things like registering the driver in
1035  * the dma_ops interface and initializing the suspend/resume support
1036  * functions. Finally it prints some information about AMD IOMMUs and
1037  * the driver state and enables the hardware.
1038  */
1039 int __init amd_iommu_init(void)
1040 {
1041         int i, ret = 0;
1042
1043
1044         if (no_iommu) {
1045                 printk(KERN_INFO "AMD IOMMU disabled by kernel command line\n");
1046                 return 0;
1047         }
1048
1049         if (!amd_iommu_detected)
1050                 return -ENODEV;
1051
1052         /*
1053          * First parse ACPI tables to find the largest Bus/Dev/Func
1054          * we need to handle. Upon this information the shared data
1055          * structures for the IOMMUs in the system will be allocated
1056          */
1057         if (acpi_table_parse("IVRS", find_last_devid_acpi) != 0)
1058                 return -ENODEV;
1059
1060         dev_table_size     = tbl_size(DEV_TABLE_ENTRY_SIZE);
1061         alias_table_size   = tbl_size(ALIAS_TABLE_ENTRY_SIZE);
1062         rlookup_table_size = tbl_size(RLOOKUP_TABLE_ENTRY_SIZE);
1063
1064         ret = -ENOMEM;
1065
1066         /* Device table - directly used by all IOMMUs */
1067         amd_iommu_dev_table = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
1068                                       get_order(dev_table_size));
1069         if (amd_iommu_dev_table == NULL)
1070                 goto out;
1071
1072         /*
1073          * Alias table - map PCI Bus/Dev/Func to Bus/Dev/Func the
1074          * IOMMU see for that device
1075          */
1076         amd_iommu_alias_table = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL,
1077                         get_order(alias_table_size));
1078         if (amd_iommu_alias_table == NULL)
1079                 goto free;
1080
1081         /* IOMMU rlookup table - find the IOMMU for a specific device */
1082         amd_iommu_rlookup_table = (void *)__get_free_pages(
1083                         GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
1084                         get_order(rlookup_table_size));
1085         if (amd_iommu_rlookup_table == NULL)
1086                 goto free;
1087
1088         /*
1089          * Protection Domain table - maps devices to protection domains
1090          * This table has the same size as the rlookup_table
1091          */
1092         amd_iommu_pd_table = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
1093                                      get_order(rlookup_table_size));
1094         if (amd_iommu_pd_table == NULL)
1095                 goto free;
1096
1097         amd_iommu_pd_alloc_bitmap = (void *)__get_free_pages(
1098                                             GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
1099                                             get_order(MAX_DOMAIN_ID/8));
1100         if (amd_iommu_pd_alloc_bitmap == NULL)
1101                 goto free;
1102
1103         /* init the device table */
1104         init_device_table();
1105
1106         /*
1107          * let all alias entries point to itself
1108          */
1109         for (i = 0; i <= amd_iommu_last_bdf; ++i)
1110                 amd_iommu_alias_table[i] = i;
1111
1112         /*
1113          * never allocate domain 0 because its used as the non-allocated and
1114          * error value placeholder
1115          */
1116         amd_iommu_pd_alloc_bitmap[0] = 1;
1117
1118         /*
1119          * now the data structures are allocated and basically initialized
1120          * start the real acpi table scan
1121          */
1122         ret = -ENODEV;
1123         if (acpi_table_parse("IVRS", init_iommu_all) != 0)
1124                 goto free;
1125
1126         if (acpi_table_parse("IVRS", init_memory_definitions) != 0)
1127                 goto free;
1128
1129         ret = sysdev_class_register(&amd_iommu_sysdev_class);
1130         if (ret)
1131                 goto free;
1132
1133         ret = sysdev_register(&device_amd_iommu);
1134         if (ret)
1135                 goto free;
1136
1137         ret = amd_iommu_init_dma_ops();
1138         if (ret)
1139                 goto free;
1140
1141         enable_iommus();
1142
1143         printk(KERN_INFO "AMD IOMMU: aperture size is %d MB\n",
1144                         (1 << (amd_iommu_aperture_order-20)));
1145
1146         printk(KERN_INFO "AMD IOMMU: device isolation ");
1147         if (amd_iommu_isolate)
1148                 printk("enabled\n");
1149         else
1150                 printk("disabled\n");
1151
1152         if (amd_iommu_unmap_flush)
1153                 printk(KERN_INFO "AMD IOMMU: IO/TLB flush on unmap enabled\n");
1154         else
1155                 printk(KERN_INFO "AMD IOMMU: Lazy IO/TLB flushing enabled\n");
1156
1157 out:
1158         return ret;
1159
1160 free:
1161         free_pages((unsigned long)amd_iommu_pd_alloc_bitmap,
1162                    get_order(MAX_DOMAIN_ID/8));
1163
1164         free_pages((unsigned long)amd_iommu_pd_table,
1165                    get_order(rlookup_table_size));
1166
1167         free_pages((unsigned long)amd_iommu_rlookup_table,
1168                    get_order(rlookup_table_size));
1169
1170         free_pages((unsigned long)amd_iommu_alias_table,
1171                    get_order(alias_table_size));
1172
1173         free_pages((unsigned long)amd_iommu_dev_table,
1174                    get_order(dev_table_size));
1175
1176         free_iommu_all();
1177
1178         free_unity_maps();
1179
1180         goto out;
1181 }
1182
1183 /****************************************************************************
1184  *
1185  * Early detect code. This code runs at IOMMU detection time in the DMA
1186  * layer. It just looks if there is an IVRS ACPI table to detect AMD
1187  * IOMMUs
1188  *
1189  ****************************************************************************/
1190 static int __init early_amd_iommu_detect(struct acpi_table_header *table)
1191 {
1192         return 0;
1193 }
1194
1195 void __init amd_iommu_detect(void)
1196 {
1197         if (swiotlb || no_iommu || (iommu_detected && !gart_iommu_aperture))
1198                 return;
1199
1200         if (acpi_table_parse("IVRS", early_amd_iommu_detect) == 0) {
1201                 iommu_detected = 1;
1202                 amd_iommu_detected = 1;
1203 #ifdef CONFIG_GART_IOMMU
1204                 gart_iommu_aperture_disabled = 1;
1205                 gart_iommu_aperture = 0;
1206 #endif
1207         }
1208 }
1209
1210 /****************************************************************************
1211  *
1212  * Parsing functions for the AMD IOMMU specific kernel command line
1213  * options.
1214  *
1215  ****************************************************************************/
1216
1217 static int __init parse_amd_iommu_options(char *str)
1218 {
1219         for (; *str; ++str) {
1220                 if (strncmp(str, "isolate", 7) == 0)
1221                         amd_iommu_isolate = 1;
1222                 if (strncmp(str, "share", 5) == 0)
1223                         amd_iommu_isolate = 0;
1224                 if (strncmp(str, "fullflush", 9) == 0)
1225                         amd_iommu_unmap_flush = true;
1226         }
1227
1228         return 1;
1229 }
1230
1231 static int __init parse_amd_iommu_size_options(char *str)
1232 {
1233         unsigned order = PAGE_SHIFT + get_order(memparse(str, &str));
1234
1235         if ((order > 24) && (order < 31))
1236                 amd_iommu_aperture_order = order;
1237
1238         return 1;
1239 }
1240
1241 __setup("amd_iommu=", parse_amd_iommu_options);
1242 __setup("amd_iommu_size=", parse_amd_iommu_size_options);