iommu/amd: Fix race in increase_address_space()
[sfrench/cifs-2.6.git] / drivers / iommu / amd_iommu.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Copyright (C) 2007-2010 Advanced Micro Devices, Inc.
4  * Author: Joerg Roedel <jroedel@suse.de>
5  *         Leo Duran <leo.duran@amd.com>
6  */
7
8 #define pr_fmt(fmt)     "AMD-Vi: " fmt
9 #define dev_fmt(fmt)    pr_fmt(fmt)
10
11 #include <linux/ratelimit.h>
12 #include <linux/pci.h>
13 #include <linux/acpi.h>
14 #include <linux/amba/bus.h>
15 #include <linux/platform_device.h>
16 #include <linux/pci-ats.h>
17 #include <linux/bitmap.h>
18 #include <linux/slab.h>
19 #include <linux/debugfs.h>
20 #include <linux/scatterlist.h>
21 #include <linux/dma-mapping.h>
22 #include <linux/dma-direct.h>
23 #include <linux/iommu-helper.h>
24 #include <linux/iommu.h>
25 #include <linux/delay.h>
26 #include <linux/amd-iommu.h>
27 #include <linux/notifier.h>
28 #include <linux/export.h>
29 #include <linux/irq.h>
30 #include <linux/msi.h>
31 #include <linux/dma-contiguous.h>
32 #include <linux/irqdomain.h>
33 #include <linux/percpu.h>
34 #include <linux/iova.h>
35 #include <asm/irq_remapping.h>
36 #include <asm/io_apic.h>
37 #include <asm/apic.h>
38 #include <asm/hw_irq.h>
39 #include <asm/msidef.h>
40 #include <asm/proto.h>
41 #include <asm/iommu.h>
42 #include <asm/gart.h>
43 #include <asm/dma.h>
44
45 #include "amd_iommu_proto.h"
46 #include "amd_iommu_types.h"
47 #include "irq_remapping.h"
48
49 #define CMD_SET_TYPE(cmd, t) ((cmd)->data[1] |= ((t) << 28))
50
51 #define LOOP_TIMEOUT    100000
52
53 /* IO virtual address start page frame number */
54 #define IOVA_START_PFN          (1)
55 #define IOVA_PFN(addr)          ((addr) >> PAGE_SHIFT)
56
57 /* Reserved IOVA ranges */
58 #define MSI_RANGE_START         (0xfee00000)
59 #define MSI_RANGE_END           (0xfeefffff)
60 #define HT_RANGE_START          (0xfd00000000ULL)
61 #define HT_RANGE_END            (0xffffffffffULL)
62
63 /*
64  * This bitmap is used to advertise the page sizes our hardware support
65  * to the IOMMU core, which will then use this information to split
66  * physically contiguous memory regions it is mapping into page sizes
67  * that we support.
68  *
69  * 512GB Pages are not supported due to a hardware bug
70  */
71 #define AMD_IOMMU_PGSIZES       ((~0xFFFUL) & ~(2ULL << 38))
72
73 static DEFINE_SPINLOCK(amd_iommu_devtable_lock);
74 static DEFINE_SPINLOCK(pd_bitmap_lock);
75
76 /* List of all available dev_data structures */
77 static LLIST_HEAD(dev_data_list);
78
79 LIST_HEAD(ioapic_map);
80 LIST_HEAD(hpet_map);
81 LIST_HEAD(acpihid_map);
82
83 /*
84  * Domain for untranslated devices - only allocated
85  * if iommu=pt passed on kernel cmd line.
86  */
87 const struct iommu_ops amd_iommu_ops;
88
89 static ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(ppr_notifier);
90 int amd_iommu_max_glx_val = -1;
91
92 static const struct dma_map_ops amd_iommu_dma_ops;
93
94 /*
95  * general struct to manage commands send to an IOMMU
96  */
97 struct iommu_cmd {
98         u32 data[4];
99 };
100
101 struct kmem_cache *amd_iommu_irq_cache;
102
103 static void update_domain(struct protection_domain *domain);
104 static int protection_domain_init(struct protection_domain *domain);
105 static void detach_device(struct device *dev);
106 static void iova_domain_flush_tlb(struct iova_domain *iovad);
107
108 /*
109  * Data container for a dma_ops specific protection domain
110  */
111 struct dma_ops_domain {
112         /* generic protection domain information */
113         struct protection_domain domain;
114
115         /* IOVA RB-Tree */
116         struct iova_domain iovad;
117 };
118
119 static struct iova_domain reserved_iova_ranges;
120 static struct lock_class_key reserved_rbtree_key;
121
122 /****************************************************************************
123  *
124  * Helper functions
125  *
126  ****************************************************************************/
127
128 static inline int match_hid_uid(struct device *dev,
129                                 struct acpihid_map_entry *entry)
130 {
131         struct acpi_device *adev = ACPI_COMPANION(dev);
132         const char *hid, *uid;
133
134         if (!adev)
135                 return -ENODEV;
136
137         hid = acpi_device_hid(adev);
138         uid = acpi_device_uid(adev);
139
140         if (!hid || !(*hid))
141                 return -ENODEV;
142
143         if (!uid || !(*uid))
144                 return strcmp(hid, entry->hid);
145
146         if (!(*entry->uid))
147                 return strcmp(hid, entry->hid);
148
149         return (strcmp(hid, entry->hid) || strcmp(uid, entry->uid));
150 }
151
152 static inline u16 get_pci_device_id(struct device *dev)
153 {
154         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
155
156         return pci_dev_id(pdev);
157 }
158
159 static inline int get_acpihid_device_id(struct device *dev,
160                                         struct acpihid_map_entry **entry)
161 {
162         struct acpihid_map_entry *p;
163
164         list_for_each_entry(p, &acpihid_map, list) {
165                 if (!match_hid_uid(dev, p)) {
166                         if (entry)
167                                 *entry = p;
168                         return p->devid;
169                 }
170         }
171         return -EINVAL;
172 }
173
174 static inline int get_device_id(struct device *dev)
175 {
176         int devid;
177
178         if (dev_is_pci(dev))
179                 devid = get_pci_device_id(dev);
180         else
181                 devid = get_acpihid_device_id(dev, NULL);
182
183         return devid;
184 }
185
186 static struct protection_domain *to_pdomain(struct iommu_domain *dom)
187 {
188         return container_of(dom, struct protection_domain, domain);
189 }
190
191 static struct dma_ops_domain* to_dma_ops_domain(struct protection_domain *domain)
192 {
193         BUG_ON(domain->flags != PD_DMA_OPS_MASK);
194         return container_of(domain, struct dma_ops_domain, domain);
195 }
196
197 static struct iommu_dev_data *alloc_dev_data(u16 devid)
198 {
199         struct iommu_dev_data *dev_data;
200
201         dev_data = kzalloc(sizeof(*dev_data), GFP_KERNEL);
202         if (!dev_data)
203                 return NULL;
204
205         dev_data->devid = devid;
206         ratelimit_default_init(&dev_data->rs);
207
208         llist_add(&dev_data->dev_data_list, &dev_data_list);
209         return dev_data;
210 }
211
212 static struct iommu_dev_data *search_dev_data(u16 devid)
213 {
214         struct iommu_dev_data *dev_data;
215         struct llist_node *node;
216
217         if (llist_empty(&dev_data_list))
218                 return NULL;
219
220         node = dev_data_list.first;
221         llist_for_each_entry(dev_data, node, dev_data_list) {
222                 if (dev_data->devid == devid)
223                         return dev_data;
224         }
225
226         return NULL;
227 }
228
229 static int __last_alias(struct pci_dev *pdev, u16 alias, void *data)
230 {
231         *(u16 *)data = alias;
232         return 0;
233 }
234
235 static u16 get_alias(struct device *dev)
236 {
237         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
238         u16 devid, ivrs_alias, pci_alias;
239
240         /* The callers make sure that get_device_id() does not fail here */
241         devid = get_device_id(dev);
242
243         /* For ACPI HID devices, we simply return the devid as such */
244         if (!dev_is_pci(dev))
245                 return devid;
246
247         ivrs_alias = amd_iommu_alias_table[devid];
248
249         pci_for_each_dma_alias(pdev, __last_alias, &pci_alias);
250
251         if (ivrs_alias == pci_alias)
252                 return ivrs_alias;
253
254         /*
255          * DMA alias showdown
256          *
257          * The IVRS is fairly reliable in telling us about aliases, but it
258          * can't know about every screwy device.  If we don't have an IVRS
259          * reported alias, use the PCI reported alias.  In that case we may
260          * still need to initialize the rlookup and dev_table entries if the
261          * alias is to a non-existent device.
262          */
263         if (ivrs_alias == devid) {
264                 if (!amd_iommu_rlookup_table[pci_alias]) {
265                         amd_iommu_rlookup_table[pci_alias] =
266                                 amd_iommu_rlookup_table[devid];
267                         memcpy(amd_iommu_dev_table[pci_alias].data,
268                                amd_iommu_dev_table[devid].data,
269                                sizeof(amd_iommu_dev_table[pci_alias].data));
270                 }
271
272                 return pci_alias;
273         }
274
275         pci_info(pdev, "Using IVRS reported alias %02x:%02x.%d "
276                 "for device [%04x:%04x], kernel reported alias "
277                 "%02x:%02x.%d\n", PCI_BUS_NUM(ivrs_alias), PCI_SLOT(ivrs_alias),
278                 PCI_FUNC(ivrs_alias), pdev->vendor, pdev->device,
279                 PCI_BUS_NUM(pci_alias), PCI_SLOT(pci_alias),
280                 PCI_FUNC(pci_alias));
281
282         /*
283          * If we don't have a PCI DMA alias and the IVRS alias is on the same
284          * bus, then the IVRS table may know about a quirk that we don't.
285          */
286         if (pci_alias == devid &&
287             PCI_BUS_NUM(ivrs_alias) == pdev->bus->number) {
288                 pci_add_dma_alias(pdev, ivrs_alias & 0xff);
289                 pci_info(pdev, "Added PCI DMA alias %02x.%d\n",
290                         PCI_SLOT(ivrs_alias), PCI_FUNC(ivrs_alias));
291         }
292
293         return ivrs_alias;
294 }
295
296 static struct iommu_dev_data *find_dev_data(u16 devid)
297 {
298         struct iommu_dev_data *dev_data;
299         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
300
301         dev_data = search_dev_data(devid);
302
303         if (dev_data == NULL) {
304                 dev_data = alloc_dev_data(devid);
305                 if (!dev_data)
306                         return NULL;
307
308                 if (translation_pre_enabled(iommu))
309                         dev_data->defer_attach = true;
310         }
311
312         return dev_data;
313 }
314
315 struct iommu_dev_data *get_dev_data(struct device *dev)
316 {
317         return dev->archdata.iommu;
318 }
319 EXPORT_SYMBOL(get_dev_data);
320
321 /*
322 * Find or create an IOMMU group for a acpihid device.
323 */
324 static struct iommu_group *acpihid_device_group(struct device *dev)
325 {
326         struct acpihid_map_entry *p, *entry = NULL;
327         int devid;
328
329         devid = get_acpihid_device_id(dev, &entry);
330         if (devid < 0)
331                 return ERR_PTR(devid);
332
333         list_for_each_entry(p, &acpihid_map, list) {
334                 if ((devid == p->devid) && p->group)
335                         entry->group = p->group;
336         }
337
338         if (!entry->group)
339                 entry->group = generic_device_group(dev);
340         else
341                 iommu_group_ref_get(entry->group);
342
343         return entry->group;
344 }
345
346 static bool pci_iommuv2_capable(struct pci_dev *pdev)
347 {
348         static const int caps[] = {
349                 PCI_EXT_CAP_ID_ATS,
350                 PCI_EXT_CAP_ID_PRI,
351                 PCI_EXT_CAP_ID_PASID,
352         };
353         int i, pos;
354
355         if (pci_ats_disabled())
356                 return false;
357
358         for (i = 0; i < 3; ++i) {
359                 pos = pci_find_ext_capability(pdev, caps[i]);
360                 if (pos == 0)
361                         return false;
362         }
363
364         return true;
365 }
366
367 static bool pdev_pri_erratum(struct pci_dev *pdev, u32 erratum)
368 {
369         struct iommu_dev_data *dev_data;
370
371         dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
372
373         return dev_data->errata & (1 << erratum) ? true : false;
374 }
375
376 /*
377  * This function checks if the driver got a valid device from the caller to
378  * avoid dereferencing invalid pointers.
379  */
380 static bool check_device(struct device *dev)
381 {
382         int devid;
383
384         if (!dev || !dev->dma_mask)
385                 return false;
386
387         devid = get_device_id(dev);
388         if (devid < 0)
389                 return false;
390
391         /* Out of our scope? */
392         if (devid > amd_iommu_last_bdf)
393                 return false;
394
395         if (amd_iommu_rlookup_table[devid] == NULL)
396                 return false;
397
398         return true;
399 }
400
401 static void init_iommu_group(struct device *dev)
402 {
403         struct iommu_group *group;
404
405         group = iommu_group_get_for_dev(dev);
406         if (IS_ERR(group))
407                 return;
408
409         iommu_group_put(group);
410 }
411
412 static int iommu_init_device(struct device *dev)
413 {
414         struct iommu_dev_data *dev_data;
415         struct amd_iommu *iommu;
416         int devid;
417
418         if (dev->archdata.iommu)
419                 return 0;
420
421         devid = get_device_id(dev);
422         if (devid < 0)
423                 return devid;
424
425         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
426
427         dev_data = find_dev_data(devid);
428         if (!dev_data)
429                 return -ENOMEM;
430
431         dev_data->alias = get_alias(dev);
432
433         /*
434          * By default we use passthrough mode for IOMMUv2 capable device.
435          * But if amd_iommu=force_isolation is set (e.g. to debug DMA to
436          * invalid address), we ignore the capability for the device so
437          * it'll be forced to go into translation mode.
438          */
439         if ((iommu_pass_through || !amd_iommu_force_isolation) &&
440             dev_is_pci(dev) && pci_iommuv2_capable(to_pci_dev(dev))) {
441                 struct amd_iommu *iommu;
442
443                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
444                 dev_data->iommu_v2 = iommu->is_iommu_v2;
445         }
446
447         dev->archdata.iommu = dev_data;
448
449         iommu_device_link(&iommu->iommu, dev);
450
451         return 0;
452 }
453
454 static void iommu_ignore_device(struct device *dev)
455 {
456         u16 alias;
457         int devid;
458
459         devid = get_device_id(dev);
460         if (devid < 0)
461                 return;
462
463         alias = get_alias(dev);
464
465         memset(&amd_iommu_dev_table[devid], 0, sizeof(struct dev_table_entry));
466         memset(&amd_iommu_dev_table[alias], 0, sizeof(struct dev_table_entry));
467
468         amd_iommu_rlookup_table[devid] = NULL;
469         amd_iommu_rlookup_table[alias] = NULL;
470 }
471
472 static void iommu_uninit_device(struct device *dev)
473 {
474         struct iommu_dev_data *dev_data;
475         struct amd_iommu *iommu;
476         int devid;
477
478         devid = get_device_id(dev);
479         if (devid < 0)
480                 return;
481
482         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
483
484         dev_data = search_dev_data(devid);
485         if (!dev_data)
486                 return;
487
488         if (dev_data->domain)
489                 detach_device(dev);
490
491         iommu_device_unlink(&iommu->iommu, dev);
492
493         iommu_group_remove_device(dev);
494
495         /* Remove dma-ops */
496         dev->dma_ops = NULL;
497
498         /*
499          * We keep dev_data around for unplugged devices and reuse it when the
500          * device is re-plugged - not doing so would introduce a ton of races.
501          */
502 }
503
504 /****************************************************************************
505  *
506  * Interrupt handling functions
507  *
508  ****************************************************************************/
509
510 static void dump_dte_entry(u16 devid)
511 {
512         int i;
513
514         for (i = 0; i < 4; ++i)
515                 pr_err("DTE[%d]: %016llx\n", i,
516                         amd_iommu_dev_table[devid].data[i]);
517 }
518
519 static void dump_command(unsigned long phys_addr)
520 {
521         struct iommu_cmd *cmd = iommu_phys_to_virt(phys_addr);
522         int i;
523
524         for (i = 0; i < 4; ++i)
525                 pr_err("CMD[%d]: %08x\n", i, cmd->data[i]);
526 }
527
528 static void amd_iommu_report_page_fault(u16 devid, u16 domain_id,
529                                         u64 address, int flags)
530 {
531         struct iommu_dev_data *dev_data = NULL;
532         struct pci_dev *pdev;
533
534         pdev = pci_get_domain_bus_and_slot(0, PCI_BUS_NUM(devid),
535                                            devid & 0xff);
536         if (pdev)
537                 dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
538
539         if (dev_data && __ratelimit(&dev_data->rs)) {
540                 pci_err(pdev, "Event logged [IO_PAGE_FAULT domain=0x%04x address=0x%llx flags=0x%04x]\n",
541                         domain_id, address, flags);
542         } else if (printk_ratelimit()) {
543                 pr_err("Event logged [IO_PAGE_FAULT device=%02x:%02x.%x domain=0x%04x address=0x%llx flags=0x%04x]\n",
544                         PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
545                         domain_id, address, flags);
546         }
547
548         if (pdev)
549                 pci_dev_put(pdev);
550 }
551
552 static void iommu_print_event(struct amd_iommu *iommu, void *__evt)
553 {
554         struct device *dev = iommu->iommu.dev;
555         int type, devid, pasid, flags, tag;
556         volatile u32 *event = __evt;
557         int count = 0;
558         u64 address;
559
560 retry:
561         type    = (event[1] >> EVENT_TYPE_SHIFT)  & EVENT_TYPE_MASK;
562         devid   = (event[0] >> EVENT_DEVID_SHIFT) & EVENT_DEVID_MASK;
563         pasid   = PPR_PASID(*(u64 *)&event[0]);
564         flags   = (event[1] >> EVENT_FLAGS_SHIFT) & EVENT_FLAGS_MASK;
565         address = (u64)(((u64)event[3]) << 32) | event[2];
566
567         if (type == 0) {
568                 /* Did we hit the erratum? */
569                 if (++count == LOOP_TIMEOUT) {
570                         pr_err("No event written to event log\n");
571                         return;
572                 }
573                 udelay(1);
574                 goto retry;
575         }
576
577         if (type == EVENT_TYPE_IO_FAULT) {
578                 amd_iommu_report_page_fault(devid, pasid, address, flags);
579                 return;
580         }
581
582         switch (type) {
583         case EVENT_TYPE_ILL_DEV:
584                 dev_err(dev, "Event logged [ILLEGAL_DEV_TABLE_ENTRY device=%02x:%02x.%x pasid=0x%05x address=0x%llx flags=0x%04x]\n",
585                         PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
586                         pasid, address, flags);
587                 dump_dte_entry(devid);
588                 break;
589         case EVENT_TYPE_DEV_TAB_ERR:
590                 dev_err(dev, "Event logged [DEV_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x "
591                         "address=0x%llx flags=0x%04x]\n",
592                         PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
593                         address, flags);
594                 break;
595         case EVENT_TYPE_PAGE_TAB_ERR:
596                 dev_err(dev, "Event logged [PAGE_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x domain=0x%04x address=0x%llx flags=0x%04x]\n",
597                         PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
598                         pasid, address, flags);
599                 break;
600         case EVENT_TYPE_ILL_CMD:
601                 dev_err(dev, "Event logged [ILLEGAL_COMMAND_ERROR address=0x%llx]\n", address);
602                 dump_command(address);
603                 break;
604         case EVENT_TYPE_CMD_HARD_ERR:
605                 dev_err(dev, "Event logged [COMMAND_HARDWARE_ERROR address=0x%llx flags=0x%04x]\n",
606                         address, flags);
607                 break;
608         case EVENT_TYPE_IOTLB_INV_TO:
609                 dev_err(dev, "Event logged [IOTLB_INV_TIMEOUT device=%02x:%02x.%x address=0x%llx]\n",
610                         PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
611                         address);
612                 break;
613         case EVENT_TYPE_INV_DEV_REQ:
614                 dev_err(dev, "Event logged [INVALID_DEVICE_REQUEST device=%02x:%02x.%x pasid=0x%05x address=0x%llx flags=0x%04x]\n",
615                         PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
616                         pasid, address, flags);
617                 break;
618         case EVENT_TYPE_INV_PPR_REQ:
619                 pasid = ((event[0] >> 16) & 0xFFFF)
620                         | ((event[1] << 6) & 0xF0000);
621                 tag = event[1] & 0x03FF;
622                 dev_err(dev, "Event logged [INVALID_PPR_REQUEST device=%02x:%02x.%x pasid=0x%05x address=0x%llx flags=0x%04x tag=0x%03x]\n",
623                         PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
624                         pasid, address, flags, tag);
625                 break;
626         default:
627                 dev_err(dev, "Event logged [UNKNOWN event[0]=0x%08x event[1]=0x%08x event[2]=0x%08x event[3]=0x%08x\n",
628                         event[0], event[1], event[2], event[3]);
629         }
630
631         memset(__evt, 0, 4 * sizeof(u32));
632 }
633
634 static void iommu_poll_events(struct amd_iommu *iommu)
635 {
636         u32 head, tail;
637
638         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
639         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_TAIL_OFFSET);
640
641         while (head != tail) {
642                 iommu_print_event(iommu, iommu->evt_buf + head);
643                 head = (head + EVENT_ENTRY_SIZE) % EVT_BUFFER_SIZE;
644         }
645
646         writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
647 }
648
649 static void iommu_handle_ppr_entry(struct amd_iommu *iommu, u64 *raw)
650 {
651         struct amd_iommu_fault fault;
652
653         if (PPR_REQ_TYPE(raw[0]) != PPR_REQ_FAULT) {
654                 pr_err_ratelimited("Unknown PPR request received\n");
655                 return;
656         }
657
658         fault.address   = raw[1];
659         fault.pasid     = PPR_PASID(raw[0]);
660         fault.device_id = PPR_DEVID(raw[0]);
661         fault.tag       = PPR_TAG(raw[0]);
662         fault.flags     = PPR_FLAGS(raw[0]);
663
664         atomic_notifier_call_chain(&ppr_notifier, 0, &fault);
665 }
666
667 static void iommu_poll_ppr_log(struct amd_iommu *iommu)
668 {
669         u32 head, tail;
670
671         if (iommu->ppr_log == NULL)
672                 return;
673
674         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
675         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_TAIL_OFFSET);
676
677         while (head != tail) {
678                 volatile u64 *raw;
679                 u64 entry[2];
680                 int i;
681
682                 raw = (u64 *)(iommu->ppr_log + head);
683
684                 /*
685                  * Hardware bug: Interrupt may arrive before the entry is
686                  * written to memory. If this happens we need to wait for the
687                  * entry to arrive.
688                  */
689                 for (i = 0; i < LOOP_TIMEOUT; ++i) {
690                         if (PPR_REQ_TYPE(raw[0]) != 0)
691                                 break;
692                         udelay(1);
693                 }
694
695                 /* Avoid memcpy function-call overhead */
696                 entry[0] = raw[0];
697                 entry[1] = raw[1];
698
699                 /*
700                  * To detect the hardware bug we need to clear the entry
701                  * back to zero.
702                  */
703                 raw[0] = raw[1] = 0UL;
704
705                 /* Update head pointer of hardware ring-buffer */
706                 head = (head + PPR_ENTRY_SIZE) % PPR_LOG_SIZE;
707                 writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
708
709                 /* Handle PPR entry */
710                 iommu_handle_ppr_entry(iommu, entry);
711
712                 /* Refresh ring-buffer information */
713                 head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
714                 tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_TAIL_OFFSET);
715         }
716 }
717
718 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
719 static int (*iommu_ga_log_notifier)(u32);
720
721 int amd_iommu_register_ga_log_notifier(int (*notifier)(u32))
722 {
723         iommu_ga_log_notifier = notifier;
724
725         return 0;
726 }
727 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_register_ga_log_notifier);
728
729 static void iommu_poll_ga_log(struct amd_iommu *iommu)
730 {
731         u32 head, tail, cnt = 0;
732
733         if (iommu->ga_log == NULL)
734                 return;
735
736         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_GA_HEAD_OFFSET);
737         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_GA_TAIL_OFFSET);
738
739         while (head != tail) {
740                 volatile u64 *raw;
741                 u64 log_entry;
742
743                 raw = (u64 *)(iommu->ga_log + head);
744                 cnt++;
745
746                 /* Avoid memcpy function-call overhead */
747                 log_entry = *raw;
748
749                 /* Update head pointer of hardware ring-buffer */
750                 head = (head + GA_ENTRY_SIZE) % GA_LOG_SIZE;
751                 writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_GA_HEAD_OFFSET);
752
753                 /* Handle GA entry */
754                 switch (GA_REQ_TYPE(log_entry)) {
755                 case GA_GUEST_NR:
756                         if (!iommu_ga_log_notifier)
757                                 break;
758
759                         pr_debug("%s: devid=%#x, ga_tag=%#x\n",
760                                  __func__, GA_DEVID(log_entry),
761                                  GA_TAG(log_entry));
762
763                         if (iommu_ga_log_notifier(GA_TAG(log_entry)) != 0)
764                                 pr_err("GA log notifier failed.\n");
765                         break;
766                 default:
767                         break;
768                 }
769         }
770 }
771 #endif /* CONFIG_IRQ_REMAP */
772
773 #define AMD_IOMMU_INT_MASK      \
774         (MMIO_STATUS_EVT_INT_MASK | \
775          MMIO_STATUS_PPR_INT_MASK | \
776          MMIO_STATUS_GALOG_INT_MASK)
777
778 irqreturn_t amd_iommu_int_thread(int irq, void *data)
779 {
780         struct amd_iommu *iommu = (struct amd_iommu *) data;
781         u32 status = readl(iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
782
783         while (status & AMD_IOMMU_INT_MASK) {
784                 /* Enable EVT and PPR and GA interrupts again */
785                 writel(AMD_IOMMU_INT_MASK,
786                         iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
787
788                 if (status & MMIO_STATUS_EVT_INT_MASK) {
789                         pr_devel("Processing IOMMU Event Log\n");
790                         iommu_poll_events(iommu);
791                 }
792
793                 if (status & MMIO_STATUS_PPR_INT_MASK) {
794                         pr_devel("Processing IOMMU PPR Log\n");
795                         iommu_poll_ppr_log(iommu);
796                 }
797
798 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
799                 if (status & MMIO_STATUS_GALOG_INT_MASK) {
800                         pr_devel("Processing IOMMU GA Log\n");
801                         iommu_poll_ga_log(iommu);
802                 }
803 #endif
804
805                 /*
806                  * Hardware bug: ERBT1312
807                  * When re-enabling interrupt (by writing 1
808                  * to clear the bit), the hardware might also try to set
809                  * the interrupt bit in the event status register.
810                  * In this scenario, the bit will be set, and disable
811                  * subsequent interrupts.
812                  *
813                  * Workaround: The IOMMU driver should read back the
814                  * status register and check if the interrupt bits are cleared.
815                  * If not, driver will need to go through the interrupt handler
816                  * again and re-clear the bits
817                  */
818                 status = readl(iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
819         }
820         return IRQ_HANDLED;
821 }
822
823 irqreturn_t amd_iommu_int_handler(int irq, void *data)
824 {
825         return IRQ_WAKE_THREAD;
826 }
827
828 /****************************************************************************
829  *
830  * IOMMU command queuing functions
831  *
832  ****************************************************************************/
833
834 static int wait_on_sem(volatile u64 *sem)
835 {
836         int i = 0;
837
838         while (*sem == 0 && i < LOOP_TIMEOUT) {
839                 udelay(1);
840                 i += 1;
841         }
842
843         if (i == LOOP_TIMEOUT) {
844                 pr_alert("Completion-Wait loop timed out\n");
845                 return -EIO;
846         }
847
848         return 0;
849 }
850
851 static void copy_cmd_to_buffer(struct amd_iommu *iommu,
852                                struct iommu_cmd *cmd)
853 {
854         u8 *target;
855
856         target = iommu->cmd_buf + iommu->cmd_buf_tail;
857
858         iommu->cmd_buf_tail += sizeof(*cmd);
859         iommu->cmd_buf_tail %= CMD_BUFFER_SIZE;
860
861         /* Copy command to buffer */
862         memcpy(target, cmd, sizeof(*cmd));
863
864         /* Tell the IOMMU about it */
865         writel(iommu->cmd_buf_tail, iommu->mmio_base + MMIO_CMD_TAIL_OFFSET);
866 }
867
868 static void build_completion_wait(struct iommu_cmd *cmd, u64 address)
869 {
870         u64 paddr = iommu_virt_to_phys((void *)address);
871
872         WARN_ON(address & 0x7ULL);
873
874         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
875         cmd->data[0] = lower_32_bits(paddr) | CMD_COMPL_WAIT_STORE_MASK;
876         cmd->data[1] = upper_32_bits(paddr);
877         cmd->data[2] = 1;
878         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_COMPL_WAIT);
879 }
880
881 static void build_inv_dte(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid)
882 {
883         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
884         cmd->data[0] = devid;
885         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_DEV_ENTRY);
886 }
887
888 static void build_inv_iommu_pages(struct iommu_cmd *cmd, u64 address,
889                                   size_t size, u16 domid, int pde)
890 {
891         u64 pages;
892         bool s;
893
894         pages = iommu_num_pages(address, size, PAGE_SIZE);
895         s     = false;
896
897         if (pages > 1) {
898                 /*
899                  * If we have to flush more than one page, flush all
900                  * TLB entries for this domain
901                  */
902                 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
903                 s = true;
904         }
905
906         address &= PAGE_MASK;
907
908         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
909         cmd->data[1] |= domid;
910         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
911         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
912         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOMMU_PAGES);
913         if (s) /* size bit - we flush more than one 4kb page */
914                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
915         if (pde) /* PDE bit - we want to flush everything, not only the PTEs */
916                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK;
917 }
918
919 static void build_inv_iotlb_pages(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int qdep,
920                                   u64 address, size_t size)
921 {
922         u64 pages;
923         bool s;
924
925         pages = iommu_num_pages(address, size, PAGE_SIZE);
926         s     = false;
927
928         if (pages > 1) {
929                 /*
930                  * If we have to flush more than one page, flush all
931                  * TLB entries for this domain
932                  */
933                 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
934                 s = true;
935         }
936
937         address &= PAGE_MASK;
938
939         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
940         cmd->data[0]  = devid;
941         cmd->data[0] |= (qdep & 0xff) << 24;
942         cmd->data[1]  = devid;
943         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
944         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
945         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOTLB_PAGES);
946         if (s)
947                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
948 }
949
950 static void build_inv_iommu_pasid(struct iommu_cmd *cmd, u16 domid, int pasid,
951                                   u64 address, bool size)
952 {
953         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
954
955         address &= ~(0xfffULL);
956
957         cmd->data[0]  = pasid;
958         cmd->data[1]  = domid;
959         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
960         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
961         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK;
962         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
963         if (size)
964                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
965         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOMMU_PAGES);
966 }
967
968 static void build_inv_iotlb_pasid(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int pasid,
969                                   int qdep, u64 address, bool size)
970 {
971         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
972
973         address &= ~(0xfffULL);
974
975         cmd->data[0]  = devid;
976         cmd->data[0] |= ((pasid >> 8) & 0xff) << 16;
977         cmd->data[0] |= (qdep  & 0xff) << 24;
978         cmd->data[1]  = devid;
979         cmd->data[1] |= (pasid & 0xff) << 16;
980         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
981         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
982         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
983         if (size)
984                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
985         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOTLB_PAGES);
986 }
987
988 static void build_complete_ppr(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int pasid,
989                                int status, int tag, bool gn)
990 {
991         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
992
993         cmd->data[0]  = devid;
994         if (gn) {
995                 cmd->data[1]  = pasid;
996                 cmd->data[2]  = CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
997         }
998         cmd->data[3]  = tag & 0x1ff;
999         cmd->data[3] |= (status & PPR_STATUS_MASK) << PPR_STATUS_SHIFT;
1000
1001         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_COMPLETE_PPR);
1002 }
1003
1004 static void build_inv_all(struct iommu_cmd *cmd)
1005 {
1006         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
1007         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_ALL);
1008 }
1009
1010 static void build_inv_irt(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid)
1011 {
1012         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
1013         cmd->data[0] = devid;
1014         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IRT);
1015 }
1016
1017 /*
1018  * Writes the command to the IOMMUs command buffer and informs the
1019  * hardware about the new command.
1020  */
1021 static int __iommu_queue_command_sync(struct amd_iommu *iommu,
1022                                       struct iommu_cmd *cmd,
1023                                       bool sync)
1024 {
1025         unsigned int count = 0;
1026         u32 left, next_tail;
1027
1028         next_tail = (iommu->cmd_buf_tail + sizeof(*cmd)) % CMD_BUFFER_SIZE;
1029 again:
1030         left      = (iommu->cmd_buf_head - next_tail) % CMD_BUFFER_SIZE;
1031
1032         if (left <= 0x20) {
1033                 /* Skip udelay() the first time around */
1034                 if (count++) {
1035                         if (count == LOOP_TIMEOUT) {
1036                                 pr_err("Command buffer timeout\n");
1037                                 return -EIO;
1038                         }
1039
1040                         udelay(1);
1041                 }
1042
1043                 /* Update head and recheck remaining space */
1044                 iommu->cmd_buf_head = readl(iommu->mmio_base +
1045                                             MMIO_CMD_HEAD_OFFSET);
1046
1047                 goto again;
1048         }
1049
1050         copy_cmd_to_buffer(iommu, cmd);
1051
1052         /* Do we need to make sure all commands are processed? */
1053         iommu->need_sync = sync;
1054
1055         return 0;
1056 }
1057
1058 static int iommu_queue_command_sync(struct amd_iommu *iommu,
1059                                     struct iommu_cmd *cmd,
1060                                     bool sync)
1061 {
1062         unsigned long flags;
1063         int ret;
1064
1065         raw_spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
1066         ret = __iommu_queue_command_sync(iommu, cmd, sync);
1067         raw_spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
1068
1069         return ret;
1070 }
1071
1072 static int iommu_queue_command(struct amd_iommu *iommu, struct iommu_cmd *cmd)
1073 {
1074         return iommu_queue_command_sync(iommu, cmd, true);
1075 }
1076
1077 /*
1078  * This function queues a completion wait command into the command
1079  * buffer of an IOMMU
1080  */
1081 static int iommu_completion_wait(struct amd_iommu *iommu)
1082 {
1083         struct iommu_cmd cmd;
1084         unsigned long flags;
1085         int ret;
1086
1087         if (!iommu->need_sync)
1088                 return 0;
1089
1090
1091         build_completion_wait(&cmd, (u64)&iommu->cmd_sem);
1092
1093         raw_spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
1094
1095         iommu->cmd_sem = 0;
1096
1097         ret = __iommu_queue_command_sync(iommu, &cmd, false);
1098         if (ret)
1099                 goto out_unlock;
1100
1101         ret = wait_on_sem(&iommu->cmd_sem);
1102
1103 out_unlock:
1104         raw_spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
1105
1106         return ret;
1107 }
1108
1109 static int iommu_flush_dte(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
1110 {
1111         struct iommu_cmd cmd;
1112
1113         build_inv_dte(&cmd, devid);
1114
1115         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1116 }
1117
1118 static void amd_iommu_flush_dte_all(struct amd_iommu *iommu)
1119 {
1120         u32 devid;
1121
1122         for (devid = 0; devid <= 0xffff; ++devid)
1123                 iommu_flush_dte(iommu, devid);
1124
1125         iommu_completion_wait(iommu);
1126 }
1127
1128 /*
1129  * This function uses heavy locking and may disable irqs for some time. But
1130  * this is no issue because it is only called during resume.
1131  */
1132 static void amd_iommu_flush_tlb_all(struct amd_iommu *iommu)
1133 {
1134         u32 dom_id;
1135
1136         for (dom_id = 0; dom_id <= 0xffff; ++dom_id) {
1137                 struct iommu_cmd cmd;
1138                 build_inv_iommu_pages(&cmd, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS,
1139                                       dom_id, 1);
1140                 iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1141         }
1142
1143         iommu_completion_wait(iommu);
1144 }
1145
1146 static void amd_iommu_flush_tlb_domid(struct amd_iommu *iommu, u32 dom_id)
1147 {
1148         struct iommu_cmd cmd;
1149
1150         build_inv_iommu_pages(&cmd, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS,
1151                               dom_id, 1);
1152         iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1153
1154         iommu_completion_wait(iommu);
1155 }
1156
1157 static void amd_iommu_flush_all(struct amd_iommu *iommu)
1158 {
1159         struct iommu_cmd cmd;
1160
1161         build_inv_all(&cmd);
1162
1163         iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1164         iommu_completion_wait(iommu);
1165 }
1166
1167 static void iommu_flush_irt(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
1168 {
1169         struct iommu_cmd cmd;
1170
1171         build_inv_irt(&cmd, devid);
1172
1173         iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1174 }
1175
1176 static void amd_iommu_flush_irt_all(struct amd_iommu *iommu)
1177 {
1178         u32 devid;
1179
1180         for (devid = 0; devid <= MAX_DEV_TABLE_ENTRIES; devid++)
1181                 iommu_flush_irt(iommu, devid);
1182
1183         iommu_completion_wait(iommu);
1184 }
1185
1186 void iommu_flush_all_caches(struct amd_iommu *iommu)
1187 {
1188         if (iommu_feature(iommu, FEATURE_IA)) {
1189                 amd_iommu_flush_all(iommu);
1190         } else {
1191                 amd_iommu_flush_dte_all(iommu);
1192                 amd_iommu_flush_irt_all(iommu);
1193                 amd_iommu_flush_tlb_all(iommu);
1194         }
1195 }
1196
1197 /*
1198  * Command send function for flushing on-device TLB
1199  */
1200 static int device_flush_iotlb(struct iommu_dev_data *dev_data,
1201                               u64 address, size_t size)
1202 {
1203         struct amd_iommu *iommu;
1204         struct iommu_cmd cmd;
1205         int qdep;
1206
1207         qdep     = dev_data->ats.qdep;
1208         iommu    = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1209
1210         build_inv_iotlb_pages(&cmd, dev_data->devid, qdep, address, size);
1211
1212         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1213 }
1214
1215 /*
1216  * Command send function for invalidating a device table entry
1217  */
1218 static int device_flush_dte(struct iommu_dev_data *dev_data)
1219 {
1220         struct amd_iommu *iommu;
1221         u16 alias;
1222         int ret;
1223
1224         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1225         alias = dev_data->alias;
1226
1227         ret = iommu_flush_dte(iommu, dev_data->devid);
1228         if (!ret && alias != dev_data->devid)
1229                 ret = iommu_flush_dte(iommu, alias);
1230         if (ret)
1231                 return ret;
1232
1233         if (dev_data->ats.enabled)
1234                 ret = device_flush_iotlb(dev_data, 0, ~0UL);
1235
1236         return ret;
1237 }
1238
1239 /*
1240  * TLB invalidation function which is called from the mapping functions.
1241  * It invalidates a single PTE if the range to flush is within a single
1242  * page. Otherwise it flushes the whole TLB of the IOMMU.
1243  */
1244 static void __domain_flush_pages(struct protection_domain *domain,
1245                                  u64 address, size_t size, int pde)
1246 {
1247         struct iommu_dev_data *dev_data;
1248         struct iommu_cmd cmd;
1249         int ret = 0, i;
1250
1251         build_inv_iommu_pages(&cmd, address, size, domain->id, pde);
1252
1253         for (i = 0; i < amd_iommu_get_num_iommus(); ++i) {
1254                 if (!domain->dev_iommu[i])
1255                         continue;
1256
1257                 /*
1258                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
1259                  * We need a TLB flush
1260                  */
1261                 ret |= iommu_queue_command(amd_iommus[i], &cmd);
1262         }
1263
1264         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
1265
1266                 if (!dev_data->ats.enabled)
1267                         continue;
1268
1269                 ret |= device_flush_iotlb(dev_data, address, size);
1270         }
1271
1272         WARN_ON(ret);
1273 }
1274
1275 static void domain_flush_pages(struct protection_domain *domain,
1276                                u64 address, size_t size)
1277 {
1278         __domain_flush_pages(domain, address, size, 0);
1279 }
1280
1281 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain */
1282 static void domain_flush_tlb(struct protection_domain *domain)
1283 {
1284         __domain_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 0);
1285 }
1286
1287 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain - including PDE */
1288 static void domain_flush_tlb_pde(struct protection_domain *domain)
1289 {
1290         __domain_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 1);
1291 }
1292
1293 static void domain_flush_complete(struct protection_domain *domain)
1294 {
1295         int i;
1296
1297         for (i = 0; i < amd_iommu_get_num_iommus(); ++i) {
1298                 if (domain && !domain->dev_iommu[i])
1299                         continue;
1300
1301                 /*
1302                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
1303                  * We need to wait for completion of all commands.
1304                  */
1305                 iommu_completion_wait(amd_iommus[i]);
1306         }
1307 }
1308
1309 /* Flush the not present cache if it exists */
1310 static void domain_flush_np_cache(struct protection_domain *domain,
1311                 dma_addr_t iova, size_t size)
1312 {
1313         if (unlikely(amd_iommu_np_cache)) {
1314                 domain_flush_pages(domain, iova, size);
1315                 domain_flush_complete(domain);
1316         }
1317 }
1318
1319
1320 /*
1321  * This function flushes the DTEs for all devices in domain
1322  */
1323 static void domain_flush_devices(struct protection_domain *domain)
1324 {
1325         struct iommu_dev_data *dev_data;
1326
1327         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list)
1328                 device_flush_dte(dev_data);
1329 }
1330
1331 /****************************************************************************
1332  *
1333  * The functions below are used the create the page table mappings for
1334  * unity mapped regions.
1335  *
1336  ****************************************************************************/
1337
1338 static void free_page_list(struct page *freelist)
1339 {
1340         while (freelist != NULL) {
1341                 unsigned long p = (unsigned long)page_address(freelist);
1342                 freelist = freelist->freelist;
1343                 free_page(p);
1344         }
1345 }
1346
1347 static struct page *free_pt_page(unsigned long pt, struct page *freelist)
1348 {
1349         struct page *p = virt_to_page((void *)pt);
1350
1351         p->freelist = freelist;
1352
1353         return p;
1354 }
1355
1356 #define DEFINE_FREE_PT_FN(LVL, FN)                                              \
1357 static struct page *free_pt_##LVL (unsigned long __pt, struct page *freelist)   \
1358 {                                                                               \
1359         unsigned long p;                                                        \
1360         u64 *pt;                                                                \
1361         int i;                                                                  \
1362                                                                                 \
1363         pt = (u64 *)__pt;                                                       \
1364                                                                                 \
1365         for (i = 0; i < 512; ++i) {                                             \
1366                 /* PTE present? */                                              \
1367                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(pt[i]))                                  \
1368                         continue;                                               \
1369                                                                                 \
1370                 /* Large PTE? */                                                \
1371                 if (PM_PTE_LEVEL(pt[i]) == 0 ||                                 \
1372                     PM_PTE_LEVEL(pt[i]) == 7)                                   \
1373                         continue;                                               \
1374                                                                                 \
1375                 p = (unsigned long)IOMMU_PTE_PAGE(pt[i]);                       \
1376                 freelist = FN(p, freelist);                                     \
1377         }                                                                       \
1378                                                                                 \
1379         return free_pt_page((unsigned long)pt, freelist);                       \
1380 }
1381
1382 DEFINE_FREE_PT_FN(l2, free_pt_page)
1383 DEFINE_FREE_PT_FN(l3, free_pt_l2)
1384 DEFINE_FREE_PT_FN(l4, free_pt_l3)
1385 DEFINE_FREE_PT_FN(l5, free_pt_l4)
1386 DEFINE_FREE_PT_FN(l6, free_pt_l5)
1387
1388 static struct page *free_sub_pt(unsigned long root, int mode,
1389                                 struct page *freelist)
1390 {
1391         switch (mode) {
1392         case PAGE_MODE_NONE:
1393         case PAGE_MODE_7_LEVEL:
1394                 break;
1395         case PAGE_MODE_1_LEVEL:
1396                 freelist = free_pt_page(root, freelist);
1397                 break;
1398         case PAGE_MODE_2_LEVEL:
1399                 freelist = free_pt_l2(root, freelist);
1400                 break;
1401         case PAGE_MODE_3_LEVEL:
1402                 freelist = free_pt_l3(root, freelist);
1403                 break;
1404         case PAGE_MODE_4_LEVEL:
1405                 freelist = free_pt_l4(root, freelist);
1406                 break;
1407         case PAGE_MODE_5_LEVEL:
1408                 freelist = free_pt_l5(root, freelist);
1409                 break;
1410         case PAGE_MODE_6_LEVEL:
1411                 freelist = free_pt_l6(root, freelist);
1412                 break;
1413         default:
1414                 BUG();
1415         }
1416
1417         return freelist;
1418 }
1419
1420 static void free_pagetable(struct protection_domain *domain)
1421 {
1422         unsigned long root = (unsigned long)domain->pt_root;
1423         struct page *freelist = NULL;
1424
1425         BUG_ON(domain->mode < PAGE_MODE_NONE ||
1426                domain->mode > PAGE_MODE_6_LEVEL);
1427
1428         free_sub_pt(root, domain->mode, freelist);
1429
1430         free_page_list(freelist);
1431 }
1432
1433 /*
1434  * This function is used to add another level to an IO page table. Adding
1435  * another level increases the size of the address space by 9 bits to a size up
1436  * to 64 bits.
1437  */
1438 static void increase_address_space(struct protection_domain *domain,
1439                                    gfp_t gfp)
1440 {
1441         unsigned long flags;
1442         u64 *pte;
1443
1444         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
1445
1446         if (WARN_ON_ONCE(domain->mode == PAGE_MODE_6_LEVEL))
1447                 /* address space already 64 bit large */
1448                 goto out;
1449
1450         pte = (void *)get_zeroed_page(gfp);
1451         if (!pte)
1452                 goto out;
1453
1454         *pte             = PM_LEVEL_PDE(domain->mode,
1455                                         iommu_virt_to_phys(domain->pt_root));
1456         domain->pt_root  = pte;
1457         domain->mode    += 1;
1458         domain->updated  = true;
1459
1460 out:
1461         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
1462
1463         return;
1464 }
1465
1466 static u64 *alloc_pte(struct protection_domain *domain,
1467                       unsigned long address,
1468                       unsigned long page_size,
1469                       u64 **pte_page,
1470                       gfp_t gfp)
1471 {
1472         int level, end_lvl;
1473         u64 *pte, *page;
1474
1475         BUG_ON(!is_power_of_2(page_size));
1476
1477         while (address > PM_LEVEL_SIZE(domain->mode))
1478                 increase_address_space(domain, gfp);
1479
1480         level   = domain->mode - 1;
1481         pte     = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1482         address = PAGE_SIZE_ALIGN(address, page_size);
1483         end_lvl = PAGE_SIZE_LEVEL(page_size);
1484
1485         while (level > end_lvl) {
1486                 u64 __pte, __npte;
1487                 int pte_level;
1488
1489                 __pte     = *pte;
1490                 pte_level = PM_PTE_LEVEL(__pte);
1491
1492                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(__pte) ||
1493                     pte_level == PAGE_MODE_7_LEVEL) {
1494                         page = (u64 *)get_zeroed_page(gfp);
1495                         if (!page)
1496                                 return NULL;
1497
1498                         __npte = PM_LEVEL_PDE(level, iommu_virt_to_phys(page));
1499
1500                         /* pte could have been changed somewhere. */
1501                         if (cmpxchg64(pte, __pte, __npte) != __pte)
1502                                 free_page((unsigned long)page);
1503                         else if (pte_level == PAGE_MODE_7_LEVEL)
1504                                 domain->updated = true;
1505
1506                         continue;
1507                 }
1508
1509                 /* No level skipping support yet */
1510                 if (pte_level != level)
1511                         return NULL;
1512
1513                 level -= 1;
1514
1515                 pte = IOMMU_PTE_PAGE(__pte);
1516
1517                 if (pte_page && level == end_lvl)
1518                         *pte_page = pte;
1519
1520                 pte = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1521         }
1522
1523         return pte;
1524 }
1525
1526 /*
1527  * This function checks if there is a PTE for a given dma address. If
1528  * there is one, it returns the pointer to it.
1529  */
1530 static u64 *fetch_pte(struct protection_domain *domain,
1531                       unsigned long address,
1532                       unsigned long *page_size)
1533 {
1534         int level;
1535         u64 *pte;
1536
1537         *page_size = 0;
1538
1539         if (address > PM_LEVEL_SIZE(domain->mode))
1540                 return NULL;
1541
1542         level      =  domain->mode - 1;
1543         pte        = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1544         *page_size =  PTE_LEVEL_PAGE_SIZE(level);
1545
1546         while (level > 0) {
1547
1548                 /* Not Present */
1549                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
1550                         return NULL;
1551
1552                 /* Large PTE */
1553                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) == 7 ||
1554                     PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0)
1555                         break;
1556
1557                 /* No level skipping support yet */
1558                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) != level)
1559                         return NULL;
1560
1561                 level -= 1;
1562
1563                 /* Walk to the next level */
1564                 pte        = IOMMU_PTE_PAGE(*pte);
1565                 pte        = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1566                 *page_size = PTE_LEVEL_PAGE_SIZE(level);
1567         }
1568
1569         if (PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0x07) {
1570                 unsigned long pte_mask;
1571
1572                 /*
1573                  * If we have a series of large PTEs, make
1574                  * sure to return a pointer to the first one.
1575                  */
1576                 *page_size = pte_mask = PTE_PAGE_SIZE(*pte);
1577                 pte_mask   = ~((PAGE_SIZE_PTE_COUNT(pte_mask) << 3) - 1);
1578                 pte        = (u64 *)(((unsigned long)pte) & pte_mask);
1579         }
1580
1581         return pte;
1582 }
1583
1584 static struct page *free_clear_pte(u64 *pte, u64 pteval, struct page *freelist)
1585 {
1586         unsigned long pt;
1587         int mode;
1588
1589         while (cmpxchg64(pte, pteval, 0) != pteval) {
1590                 pr_warn("AMD-Vi: IOMMU pte changed since we read it\n");
1591                 pteval = *pte;
1592         }
1593
1594         if (!IOMMU_PTE_PRESENT(pteval))
1595                 return freelist;
1596
1597         pt   = (unsigned long)IOMMU_PTE_PAGE(pteval);
1598         mode = IOMMU_PTE_MODE(pteval);
1599
1600         return free_sub_pt(pt, mode, freelist);
1601 }
1602
1603 /*
1604  * Generic mapping functions. It maps a physical address into a DMA
1605  * address space. It allocates the page table pages if necessary.
1606  * In the future it can be extended to a generic mapping function
1607  * supporting all features of AMD IOMMU page tables like level skipping
1608  * and full 64 bit address spaces.
1609  */
1610 static int iommu_map_page(struct protection_domain *dom,
1611                           unsigned long bus_addr,
1612                           unsigned long phys_addr,
1613                           unsigned long page_size,
1614                           int prot,
1615                           gfp_t gfp)
1616 {
1617         struct page *freelist = NULL;
1618         u64 __pte, *pte;
1619         int i, count;
1620
1621         BUG_ON(!IS_ALIGNED(bus_addr, page_size));
1622         BUG_ON(!IS_ALIGNED(phys_addr, page_size));
1623
1624         if (!(prot & IOMMU_PROT_MASK))
1625                 return -EINVAL;
1626
1627         count = PAGE_SIZE_PTE_COUNT(page_size);
1628         pte   = alloc_pte(dom, bus_addr, page_size, NULL, gfp);
1629
1630         if (!pte)
1631                 return -ENOMEM;
1632
1633         for (i = 0; i < count; ++i)
1634                 freelist = free_clear_pte(&pte[i], pte[i], freelist);
1635
1636         if (freelist != NULL)
1637                 dom->updated = true;
1638
1639         if (count > 1) {
1640                 __pte = PAGE_SIZE_PTE(__sme_set(phys_addr), page_size);
1641                 __pte |= PM_LEVEL_ENC(7) | IOMMU_PTE_PR | IOMMU_PTE_FC;
1642         } else
1643                 __pte = __sme_set(phys_addr) | IOMMU_PTE_PR | IOMMU_PTE_FC;
1644
1645         if (prot & IOMMU_PROT_IR)
1646                 __pte |= IOMMU_PTE_IR;
1647         if (prot & IOMMU_PROT_IW)
1648                 __pte |= IOMMU_PTE_IW;
1649
1650         for (i = 0; i < count; ++i)
1651                 pte[i] = __pte;
1652
1653         update_domain(dom);
1654
1655         /* Everything flushed out, free pages now */
1656         free_page_list(freelist);
1657
1658         return 0;
1659 }
1660
1661 static unsigned long iommu_unmap_page(struct protection_domain *dom,
1662                                       unsigned long bus_addr,
1663                                       unsigned long page_size)
1664 {
1665         unsigned long long unmapped;
1666         unsigned long unmap_size;
1667         u64 *pte;
1668
1669         BUG_ON(!is_power_of_2(page_size));
1670
1671         unmapped = 0;
1672
1673         while (unmapped < page_size) {
1674
1675                 pte = fetch_pte(dom, bus_addr, &unmap_size);
1676
1677                 if (pte) {
1678                         int i, count;
1679
1680                         count = PAGE_SIZE_PTE_COUNT(unmap_size);
1681                         for (i = 0; i < count; i++)
1682                                 pte[i] = 0ULL;
1683                 }
1684
1685                 bus_addr  = (bus_addr & ~(unmap_size - 1)) + unmap_size;
1686                 unmapped += unmap_size;
1687         }
1688
1689         BUG_ON(unmapped && !is_power_of_2(unmapped));
1690
1691         return unmapped;
1692 }
1693
1694 /****************************************************************************
1695  *
1696  * The next functions belong to the address allocator for the dma_ops
1697  * interface functions.
1698  *
1699  ****************************************************************************/
1700
1701
1702 static unsigned long dma_ops_alloc_iova(struct device *dev,
1703                                         struct dma_ops_domain *dma_dom,
1704                                         unsigned int pages, u64 dma_mask)
1705 {
1706         unsigned long pfn = 0;
1707
1708         pages = __roundup_pow_of_two(pages);
1709
1710         if (dma_mask > DMA_BIT_MASK(32))
1711                 pfn = alloc_iova_fast(&dma_dom->iovad, pages,
1712                                       IOVA_PFN(DMA_BIT_MASK(32)), false);
1713
1714         if (!pfn)
1715                 pfn = alloc_iova_fast(&dma_dom->iovad, pages,
1716                                       IOVA_PFN(dma_mask), true);
1717
1718         return (pfn << PAGE_SHIFT);
1719 }
1720
1721 static void dma_ops_free_iova(struct dma_ops_domain *dma_dom,
1722                               unsigned long address,
1723                               unsigned int pages)
1724 {
1725         pages = __roundup_pow_of_two(pages);
1726         address >>= PAGE_SHIFT;
1727
1728         free_iova_fast(&dma_dom->iovad, address, pages);
1729 }
1730
1731 /****************************************************************************
1732  *
1733  * The next functions belong to the domain allocation. A domain is
1734  * allocated for every IOMMU as the default domain. If device isolation
1735  * is enabled, every device get its own domain. The most important thing
1736  * about domains is the page table mapping the DMA address space they
1737  * contain.
1738  *
1739  ****************************************************************************/
1740
1741 static u16 domain_id_alloc(void)
1742 {
1743         int id;
1744
1745         spin_lock(&pd_bitmap_lock);
1746         id = find_first_zero_bit(amd_iommu_pd_alloc_bitmap, MAX_DOMAIN_ID);
1747         BUG_ON(id == 0);
1748         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1749                 __set_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1750         else
1751                 id = 0;
1752         spin_unlock(&pd_bitmap_lock);
1753
1754         return id;
1755 }
1756
1757 static void domain_id_free(int id)
1758 {
1759         spin_lock(&pd_bitmap_lock);
1760         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1761                 __clear_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1762         spin_unlock(&pd_bitmap_lock);
1763 }
1764
1765 static void free_gcr3_tbl_level1(u64 *tbl)
1766 {
1767         u64 *ptr;
1768         int i;
1769
1770         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1771                 if (!(tbl[i] & GCR3_VALID))
1772                         continue;
1773
1774                 ptr = iommu_phys_to_virt(tbl[i] & PAGE_MASK);
1775
1776                 free_page((unsigned long)ptr);
1777         }
1778 }
1779
1780 static void free_gcr3_tbl_level2(u64 *tbl)
1781 {
1782         u64 *ptr;
1783         int i;
1784
1785         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1786                 if (!(tbl[i] & GCR3_VALID))
1787                         continue;
1788
1789                 ptr = iommu_phys_to_virt(tbl[i] & PAGE_MASK);
1790
1791                 free_gcr3_tbl_level1(ptr);
1792         }
1793 }
1794
1795 static void free_gcr3_table(struct protection_domain *domain)
1796 {
1797         if (domain->glx == 2)
1798                 free_gcr3_tbl_level2(domain->gcr3_tbl);
1799         else if (domain->glx == 1)
1800                 free_gcr3_tbl_level1(domain->gcr3_tbl);
1801         else
1802                 BUG_ON(domain->glx != 0);
1803
1804         free_page((unsigned long)domain->gcr3_tbl);
1805 }
1806
1807 static void dma_ops_domain_flush_tlb(struct dma_ops_domain *dom)
1808 {
1809         domain_flush_tlb(&dom->domain);
1810         domain_flush_complete(&dom->domain);
1811 }
1812
1813 static void iova_domain_flush_tlb(struct iova_domain *iovad)
1814 {
1815         struct dma_ops_domain *dom;
1816
1817         dom = container_of(iovad, struct dma_ops_domain, iovad);
1818
1819         dma_ops_domain_flush_tlb(dom);
1820 }
1821
1822 /*
1823  * Free a domain, only used if something went wrong in the
1824  * allocation path and we need to free an already allocated page table
1825  */
1826 static void dma_ops_domain_free(struct dma_ops_domain *dom)
1827 {
1828         if (!dom)
1829                 return;
1830
1831         put_iova_domain(&dom->iovad);
1832
1833         free_pagetable(&dom->domain);
1834
1835         if (dom->domain.id)
1836                 domain_id_free(dom->domain.id);
1837
1838         kfree(dom);
1839 }
1840
1841 /*
1842  * Allocates a new protection domain usable for the dma_ops functions.
1843  * It also initializes the page table and the address allocator data
1844  * structures required for the dma_ops interface
1845  */
1846 static struct dma_ops_domain *dma_ops_domain_alloc(void)
1847 {
1848         struct dma_ops_domain *dma_dom;
1849
1850         dma_dom = kzalloc(sizeof(struct dma_ops_domain), GFP_KERNEL);
1851         if (!dma_dom)
1852                 return NULL;
1853
1854         if (protection_domain_init(&dma_dom->domain))
1855                 goto free_dma_dom;
1856
1857         dma_dom->domain.mode = PAGE_MODE_3_LEVEL;
1858         dma_dom->domain.pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1859         dma_dom->domain.flags = PD_DMA_OPS_MASK;
1860         if (!dma_dom->domain.pt_root)
1861                 goto free_dma_dom;
1862
1863         init_iova_domain(&dma_dom->iovad, PAGE_SIZE, IOVA_START_PFN);
1864
1865         if (init_iova_flush_queue(&dma_dom->iovad, iova_domain_flush_tlb, NULL))
1866                 goto free_dma_dom;
1867
1868         /* Initialize reserved ranges */
1869         copy_reserved_iova(&reserved_iova_ranges, &dma_dom->iovad);
1870
1871         return dma_dom;
1872
1873 free_dma_dom:
1874         dma_ops_domain_free(dma_dom);
1875
1876         return NULL;
1877 }
1878
1879 /*
1880  * little helper function to check whether a given protection domain is a
1881  * dma_ops domain
1882  */
1883 static bool dma_ops_domain(struct protection_domain *domain)
1884 {
1885         return domain->flags & PD_DMA_OPS_MASK;
1886 }
1887
1888 static void set_dte_entry(u16 devid, struct protection_domain *domain,
1889                           bool ats, bool ppr)
1890 {
1891         u64 pte_root = 0;
1892         u64 flags = 0;
1893         u32 old_domid;
1894
1895         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
1896                 pte_root = iommu_virt_to_phys(domain->pt_root);
1897
1898         pte_root |= (domain->mode & DEV_ENTRY_MODE_MASK)
1899                     << DEV_ENTRY_MODE_SHIFT;
1900         pte_root |= DTE_FLAG_IR | DTE_FLAG_IW | DTE_FLAG_V | DTE_FLAG_TV;
1901
1902         flags = amd_iommu_dev_table[devid].data[1];
1903
1904         if (ats)
1905                 flags |= DTE_FLAG_IOTLB;
1906
1907         if (ppr) {
1908                 struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
1909
1910                 if (iommu_feature(iommu, FEATURE_EPHSUP))
1911                         pte_root |= 1ULL << DEV_ENTRY_PPR;
1912         }
1913
1914         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK) {
1915                 u64 gcr3 = iommu_virt_to_phys(domain->gcr3_tbl);
1916                 u64 glx  = domain->glx;
1917                 u64 tmp;
1918
1919                 pte_root |= DTE_FLAG_GV;
1920                 pte_root |= (glx & DTE_GLX_MASK) << DTE_GLX_SHIFT;
1921
1922                 /* First mask out possible old values for GCR3 table */
1923                 tmp = DTE_GCR3_VAL_B(~0ULL) << DTE_GCR3_SHIFT_B;
1924                 flags    &= ~tmp;
1925
1926                 tmp = DTE_GCR3_VAL_C(~0ULL) << DTE_GCR3_SHIFT_C;
1927                 flags    &= ~tmp;
1928
1929                 /* Encode GCR3 table into DTE */
1930                 tmp = DTE_GCR3_VAL_A(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_A;
1931                 pte_root |= tmp;
1932
1933                 tmp = DTE_GCR3_VAL_B(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_B;
1934                 flags    |= tmp;
1935
1936                 tmp = DTE_GCR3_VAL_C(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_C;
1937                 flags    |= tmp;
1938         }
1939
1940         flags &= ~DEV_DOMID_MASK;
1941         flags |= domain->id;
1942
1943         old_domid = amd_iommu_dev_table[devid].data[1] & DEV_DOMID_MASK;
1944         amd_iommu_dev_table[devid].data[1]  = flags;
1945         amd_iommu_dev_table[devid].data[0]  = pte_root;
1946
1947         /*
1948          * A kdump kernel might be replacing a domain ID that was copied from
1949          * the previous kernel--if so, it needs to flush the translation cache
1950          * entries for the old domain ID that is being overwritten
1951          */
1952         if (old_domid) {
1953                 struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
1954
1955                 amd_iommu_flush_tlb_domid(iommu, old_domid);
1956         }
1957 }
1958
1959 static void clear_dte_entry(u16 devid)
1960 {
1961         /* remove entry from the device table seen by the hardware */
1962         amd_iommu_dev_table[devid].data[0]  = DTE_FLAG_V | DTE_FLAG_TV;
1963         amd_iommu_dev_table[devid].data[1] &= DTE_FLAG_MASK;
1964
1965         amd_iommu_apply_erratum_63(devid);
1966 }
1967
1968 static void do_attach(struct iommu_dev_data *dev_data,
1969                       struct protection_domain *domain)
1970 {
1971         struct amd_iommu *iommu;
1972         u16 alias;
1973         bool ats;
1974
1975         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1976         alias = dev_data->alias;
1977         ats   = dev_data->ats.enabled;
1978
1979         /* Update data structures */
1980         dev_data->domain = domain;
1981         list_add(&dev_data->list, &domain->dev_list);
1982
1983         /* Do reference counting */
1984         domain->dev_iommu[iommu->index] += 1;
1985         domain->dev_cnt                 += 1;
1986
1987         /* Update device table */
1988         set_dte_entry(dev_data->devid, domain, ats, dev_data->iommu_v2);
1989         if (alias != dev_data->devid)
1990                 set_dte_entry(alias, domain, ats, dev_data->iommu_v2);
1991
1992         device_flush_dte(dev_data);
1993 }
1994
1995 static void do_detach(struct iommu_dev_data *dev_data)
1996 {
1997         struct protection_domain *domain = dev_data->domain;
1998         struct amd_iommu *iommu;
1999         u16 alias;
2000
2001         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
2002         alias = dev_data->alias;
2003
2004         /* Update data structures */
2005         dev_data->domain = NULL;
2006         list_del(&dev_data->list);
2007         clear_dte_entry(dev_data->devid);
2008         if (alias != dev_data->devid)
2009                 clear_dte_entry(alias);
2010
2011         /* Flush the DTE entry */
2012         device_flush_dte(dev_data);
2013
2014         /* Flush IOTLB */
2015         domain_flush_tlb_pde(domain);
2016
2017         /* Wait for the flushes to finish */
2018         domain_flush_complete(domain);
2019
2020         /* decrease reference counters - needs to happen after the flushes */
2021         domain->dev_iommu[iommu->index] -= 1;
2022         domain->dev_cnt                 -= 1;
2023 }
2024
2025 /*
2026  * If a device is not yet associated with a domain, this function makes the
2027  * device visible in the domain
2028  */
2029 static int __attach_device(struct iommu_dev_data *dev_data,
2030                            struct protection_domain *domain)
2031 {
2032         int ret;
2033
2034         /* lock domain */
2035         spin_lock(&domain->lock);
2036
2037         ret = -EBUSY;
2038         if (dev_data->domain != NULL)
2039                 goto out_unlock;
2040
2041         /* Attach alias group root */
2042         do_attach(dev_data, domain);
2043
2044         ret = 0;
2045
2046 out_unlock:
2047
2048         /* ready */
2049         spin_unlock(&domain->lock);
2050
2051         return ret;
2052 }
2053
2054
2055 static void pdev_iommuv2_disable(struct pci_dev *pdev)
2056 {
2057         pci_disable_ats(pdev);
2058         pci_disable_pri(pdev);
2059         pci_disable_pasid(pdev);
2060 }
2061
2062 /* FIXME: Change generic reset-function to do the same */
2063 static int pri_reset_while_enabled(struct pci_dev *pdev)
2064 {
2065         u16 control;
2066         int pos;
2067
2068         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PRI);
2069         if (!pos)
2070                 return -EINVAL;
2071
2072         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_CTRL, &control);
2073         control |= PCI_PRI_CTRL_RESET;
2074         pci_write_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_CTRL, control);
2075
2076         return 0;
2077 }
2078
2079 static int pdev_iommuv2_enable(struct pci_dev *pdev)
2080 {
2081         bool reset_enable;
2082         int reqs, ret;
2083
2084         /* FIXME: Hardcode number of outstanding requests for now */
2085         reqs = 32;
2086         if (pdev_pri_erratum(pdev, AMD_PRI_DEV_ERRATUM_LIMIT_REQ_ONE))
2087                 reqs = 1;
2088         reset_enable = pdev_pri_erratum(pdev, AMD_PRI_DEV_ERRATUM_ENABLE_RESET);
2089
2090         /* Only allow access to user-accessible pages */
2091         ret = pci_enable_pasid(pdev, 0);
2092         if (ret)
2093                 goto out_err;
2094
2095         /* First reset the PRI state of the device */
2096         ret = pci_reset_pri(pdev);
2097         if (ret)
2098                 goto out_err;
2099
2100         /* Enable PRI */
2101         ret = pci_enable_pri(pdev, reqs);
2102         if (ret)
2103                 goto out_err;
2104
2105         if (reset_enable) {
2106                 ret = pri_reset_while_enabled(pdev);
2107                 if (ret)
2108                         goto out_err;
2109         }
2110
2111         ret = pci_enable_ats(pdev, PAGE_SHIFT);
2112         if (ret)
2113                 goto out_err;
2114
2115         return 0;
2116
2117 out_err:
2118         pci_disable_pri(pdev);
2119         pci_disable_pasid(pdev);
2120
2121         return ret;
2122 }
2123
2124 /*
2125  * If a device is not yet associated with a domain, this function makes the
2126  * device visible in the domain
2127  */
2128 static int attach_device(struct device *dev,
2129                          struct protection_domain *domain)
2130 {
2131         struct pci_dev *pdev;
2132         struct iommu_dev_data *dev_data;
2133         unsigned long flags;
2134         int ret;
2135
2136         dev_data = get_dev_data(dev);
2137
2138         if (!dev_is_pci(dev))
2139                 goto skip_ats_check;
2140
2141         pdev = to_pci_dev(dev);
2142         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK) {
2143                 if (!dev_data->passthrough)
2144                         return -EINVAL;
2145
2146                 if (dev_data->iommu_v2) {
2147                         if (pdev_iommuv2_enable(pdev) != 0)
2148                                 return -EINVAL;
2149
2150                         dev_data->ats.enabled = true;
2151                         dev_data->ats.qdep    = pci_ats_queue_depth(pdev);
2152                         dev_data->pri_tlp     = pci_prg_resp_pasid_required(pdev);
2153                 }
2154         } else if (amd_iommu_iotlb_sup &&
2155                    pci_enable_ats(pdev, PAGE_SHIFT) == 0) {
2156                 dev_data->ats.enabled = true;
2157                 dev_data->ats.qdep    = pci_ats_queue_depth(pdev);
2158         }
2159
2160 skip_ats_check:
2161         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2162         ret = __attach_device(dev_data, domain);
2163         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2164
2165         /*
2166          * We might boot into a crash-kernel here. The crashed kernel
2167          * left the caches in the IOMMU dirty. So we have to flush
2168          * here to evict all dirty stuff.
2169          */
2170         domain_flush_tlb_pde(domain);
2171
2172         return ret;
2173 }
2174
2175 /*
2176  * Removes a device from a protection domain (unlocked)
2177  */
2178 static void __detach_device(struct iommu_dev_data *dev_data)
2179 {
2180         struct protection_domain *domain;
2181
2182         domain = dev_data->domain;
2183
2184         spin_lock(&domain->lock);
2185
2186         do_detach(dev_data);
2187
2188         spin_unlock(&domain->lock);
2189 }
2190
2191 /*
2192  * Removes a device from a protection domain (with devtable_lock held)
2193  */
2194 static void detach_device(struct device *dev)
2195 {
2196         struct protection_domain *domain;
2197         struct iommu_dev_data *dev_data;
2198         unsigned long flags;
2199
2200         dev_data = get_dev_data(dev);
2201         domain   = dev_data->domain;
2202
2203         /*
2204          * First check if the device is still attached. It might already
2205          * be detached from its domain because the generic
2206          * iommu_detach_group code detached it and we try again here in
2207          * our alias handling.
2208          */
2209         if (WARN_ON(!dev_data->domain))
2210                 return;
2211
2212         /* lock device table */
2213         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2214         __detach_device(dev_data);
2215         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2216
2217         if (!dev_is_pci(dev))
2218                 return;
2219
2220         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK && dev_data->iommu_v2)
2221                 pdev_iommuv2_disable(to_pci_dev(dev));
2222         else if (dev_data->ats.enabled)
2223                 pci_disable_ats(to_pci_dev(dev));
2224
2225         dev_data->ats.enabled = false;
2226 }
2227
2228 static int amd_iommu_add_device(struct device *dev)
2229 {
2230         struct iommu_dev_data *dev_data;
2231         struct iommu_domain *domain;
2232         struct amd_iommu *iommu;
2233         int ret, devid;
2234
2235         if (!check_device(dev) || get_dev_data(dev))
2236                 return 0;
2237
2238         devid = get_device_id(dev);
2239         if (devid < 0)
2240                 return devid;
2241
2242         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2243
2244         ret = iommu_init_device(dev);
2245         if (ret) {
2246                 if (ret != -ENOTSUPP)
2247                         dev_err(dev, "Failed to initialize - trying to proceed anyway\n");
2248
2249                 iommu_ignore_device(dev);
2250                 dev->dma_ops = NULL;
2251                 goto out;
2252         }
2253         init_iommu_group(dev);
2254
2255         dev_data = get_dev_data(dev);
2256
2257         BUG_ON(!dev_data);
2258
2259         if (iommu_pass_through || dev_data->iommu_v2)
2260                 iommu_request_dm_for_dev(dev);
2261
2262         /* Domains are initialized for this device - have a look what we ended up with */
2263         domain = iommu_get_domain_for_dev(dev);
2264         if (domain->type == IOMMU_DOMAIN_IDENTITY)
2265                 dev_data->passthrough = true;
2266         else
2267                 dev->dma_ops = &amd_iommu_dma_ops;
2268
2269 out:
2270         iommu_completion_wait(iommu);
2271
2272         return 0;
2273 }
2274
2275 static void amd_iommu_remove_device(struct device *dev)
2276 {
2277         struct amd_iommu *iommu;
2278         int devid;
2279
2280         if (!check_device(dev))
2281                 return;
2282
2283         devid = get_device_id(dev);
2284         if (devid < 0)
2285                 return;
2286
2287         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2288
2289         iommu_uninit_device(dev);
2290         iommu_completion_wait(iommu);
2291 }
2292
2293 static struct iommu_group *amd_iommu_device_group(struct device *dev)
2294 {
2295         if (dev_is_pci(dev))
2296                 return pci_device_group(dev);
2297
2298         return acpihid_device_group(dev);
2299 }
2300
2301 /*****************************************************************************
2302  *
2303  * The next functions belong to the dma_ops mapping/unmapping code.
2304  *
2305  *****************************************************************************/
2306
2307 /*
2308  * In the dma_ops path we only have the struct device. This function
2309  * finds the corresponding IOMMU, the protection domain and the
2310  * requestor id for a given device.
2311  * If the device is not yet associated with a domain this is also done
2312  * in this function.
2313  */
2314 static struct protection_domain *get_domain(struct device *dev)
2315 {
2316         struct protection_domain *domain;
2317         struct iommu_domain *io_domain;
2318
2319         if (!check_device(dev))
2320                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2321
2322         domain = get_dev_data(dev)->domain;
2323         if (domain == NULL && get_dev_data(dev)->defer_attach) {
2324                 get_dev_data(dev)->defer_attach = false;
2325                 io_domain = iommu_get_domain_for_dev(dev);
2326                 domain = to_pdomain(io_domain);
2327                 attach_device(dev, domain);
2328         }
2329         if (domain == NULL)
2330                 return ERR_PTR(-EBUSY);
2331
2332         if (!dma_ops_domain(domain))
2333                 return ERR_PTR(-EBUSY);
2334
2335         return domain;
2336 }
2337
2338 static void update_device_table(struct protection_domain *domain)
2339 {
2340         struct iommu_dev_data *dev_data;
2341
2342         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
2343                 set_dte_entry(dev_data->devid, domain, dev_data->ats.enabled,
2344                               dev_data->iommu_v2);
2345
2346                 if (dev_data->devid == dev_data->alias)
2347                         continue;
2348
2349                 /* There is an alias, update device table entry for it */
2350                 set_dte_entry(dev_data->alias, domain, dev_data->ats.enabled,
2351                               dev_data->iommu_v2);
2352         }
2353 }
2354
2355 static void update_domain(struct protection_domain *domain)
2356 {
2357         if (!domain->updated)
2358                 return;
2359
2360         update_device_table(domain);
2361
2362         domain_flush_devices(domain);
2363         domain_flush_tlb_pde(domain);
2364
2365         domain->updated = false;
2366 }
2367
2368 static int dir2prot(enum dma_data_direction direction)
2369 {
2370         if (direction == DMA_TO_DEVICE)
2371                 return IOMMU_PROT_IR;
2372         else if (direction == DMA_FROM_DEVICE)
2373                 return IOMMU_PROT_IW;
2374         else if (direction == DMA_BIDIRECTIONAL)
2375                 return IOMMU_PROT_IW | IOMMU_PROT_IR;
2376         else
2377                 return 0;
2378 }
2379
2380 /*
2381  * This function contains common code for mapping of a physically
2382  * contiguous memory region into DMA address space. It is used by all
2383  * mapping functions provided with this IOMMU driver.
2384  * Must be called with the domain lock held.
2385  */
2386 static dma_addr_t __map_single(struct device *dev,
2387                                struct dma_ops_domain *dma_dom,
2388                                phys_addr_t paddr,
2389                                size_t size,
2390                                enum dma_data_direction direction,
2391                                u64 dma_mask)
2392 {
2393         dma_addr_t offset = paddr & ~PAGE_MASK;
2394         dma_addr_t address, start, ret;
2395         unsigned int pages;
2396         int prot = 0;
2397         int i;
2398
2399         pages = iommu_num_pages(paddr, size, PAGE_SIZE);
2400         paddr &= PAGE_MASK;
2401
2402         address = dma_ops_alloc_iova(dev, dma_dom, pages, dma_mask);
2403         if (!address)
2404                 goto out;
2405
2406         prot = dir2prot(direction);
2407
2408         start = address;
2409         for (i = 0; i < pages; ++i) {
2410                 ret = iommu_map_page(&dma_dom->domain, start, paddr,
2411                                      PAGE_SIZE, prot, GFP_ATOMIC);
2412                 if (ret)
2413                         goto out_unmap;
2414
2415                 paddr += PAGE_SIZE;
2416                 start += PAGE_SIZE;
2417         }
2418         address += offset;
2419
2420         domain_flush_np_cache(&dma_dom->domain, address, size);
2421
2422 out:
2423         return address;
2424
2425 out_unmap:
2426
2427         for (--i; i >= 0; --i) {
2428                 start -= PAGE_SIZE;
2429                 iommu_unmap_page(&dma_dom->domain, start, PAGE_SIZE);
2430         }
2431
2432         domain_flush_tlb(&dma_dom->domain);
2433         domain_flush_complete(&dma_dom->domain);
2434
2435         dma_ops_free_iova(dma_dom, address, pages);
2436
2437         return DMA_MAPPING_ERROR;
2438 }
2439
2440 /*
2441  * Does the reverse of the __map_single function. Must be called with
2442  * the domain lock held too
2443  */
2444 static void __unmap_single(struct dma_ops_domain *dma_dom,
2445                            dma_addr_t dma_addr,
2446                            size_t size,
2447                            int dir)
2448 {
2449         dma_addr_t i, start;
2450         unsigned int pages;
2451
2452         pages = iommu_num_pages(dma_addr, size, PAGE_SIZE);
2453         dma_addr &= PAGE_MASK;
2454         start = dma_addr;
2455
2456         for (i = 0; i < pages; ++i) {
2457                 iommu_unmap_page(&dma_dom->domain, start, PAGE_SIZE);
2458                 start += PAGE_SIZE;
2459         }
2460
2461         if (amd_iommu_unmap_flush) {
2462                 domain_flush_tlb(&dma_dom->domain);
2463                 domain_flush_complete(&dma_dom->domain);
2464                 dma_ops_free_iova(dma_dom, dma_addr, pages);
2465         } else {
2466                 pages = __roundup_pow_of_two(pages);
2467                 queue_iova(&dma_dom->iovad, dma_addr >> PAGE_SHIFT, pages, 0);
2468         }
2469 }
2470
2471 /*
2472  * The exported map_single function for dma_ops.
2473  */
2474 static dma_addr_t map_page(struct device *dev, struct page *page,
2475                            unsigned long offset, size_t size,
2476                            enum dma_data_direction dir,
2477                            unsigned long attrs)
2478 {
2479         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + offset;
2480         struct protection_domain *domain;
2481         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2482         u64 dma_mask;
2483
2484         domain = get_domain(dev);
2485         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL)
2486                 return (dma_addr_t)paddr;
2487         else if (IS_ERR(domain))
2488                 return DMA_MAPPING_ERROR;
2489
2490         dma_mask = *dev->dma_mask;
2491         dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2492
2493         return __map_single(dev, dma_dom, paddr, size, dir, dma_mask);
2494 }
2495
2496 /*
2497  * The exported unmap_single function for dma_ops.
2498  */
2499 static void unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
2500                        enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2501 {
2502         struct protection_domain *domain;
2503         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2504
2505         domain = get_domain(dev);
2506         if (IS_ERR(domain))
2507                 return;
2508
2509         dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2510
2511         __unmap_single(dma_dom, dma_addr, size, dir);
2512 }
2513
2514 static int sg_num_pages(struct device *dev,
2515                         struct scatterlist *sglist,
2516                         int nelems)
2517 {
2518         unsigned long mask, boundary_size;
2519         struct scatterlist *s;
2520         int i, npages = 0;
2521
2522         mask          = dma_get_seg_boundary(dev);
2523         boundary_size = mask + 1 ? ALIGN(mask + 1, PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT :
2524                                    1UL << (BITS_PER_LONG - PAGE_SHIFT);
2525
2526         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2527                 int p, n;
2528
2529                 s->dma_address = npages << PAGE_SHIFT;
2530                 p = npages % boundary_size;
2531                 n = iommu_num_pages(sg_phys(s), s->length, PAGE_SIZE);
2532                 if (p + n > boundary_size)
2533                         npages += boundary_size - p;
2534                 npages += n;
2535         }
2536
2537         return npages;
2538 }
2539
2540 /*
2541  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
2542  * lists).
2543  */
2544 static int map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
2545                   int nelems, enum dma_data_direction direction,
2546                   unsigned long attrs)
2547 {
2548         int mapped_pages = 0, npages = 0, prot = 0, i;
2549         struct protection_domain *domain;
2550         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2551         struct scatterlist *s;
2552         unsigned long address;
2553         u64 dma_mask;
2554         int ret;
2555
2556         domain = get_domain(dev);
2557         if (IS_ERR(domain))
2558                 return 0;
2559
2560         dma_dom  = to_dma_ops_domain(domain);
2561         dma_mask = *dev->dma_mask;
2562
2563         npages = sg_num_pages(dev, sglist, nelems);
2564
2565         address = dma_ops_alloc_iova(dev, dma_dom, npages, dma_mask);
2566         if (!address)
2567                 goto out_err;
2568
2569         prot = dir2prot(direction);
2570
2571         /* Map all sg entries */
2572         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2573                 int j, pages = iommu_num_pages(sg_phys(s), s->length, PAGE_SIZE);
2574
2575                 for (j = 0; j < pages; ++j) {
2576                         unsigned long bus_addr, phys_addr;
2577
2578                         bus_addr  = address + s->dma_address + (j << PAGE_SHIFT);
2579                         phys_addr = (sg_phys(s) & PAGE_MASK) + (j << PAGE_SHIFT);
2580                         ret = iommu_map_page(domain, bus_addr, phys_addr, PAGE_SIZE, prot, GFP_ATOMIC);
2581                         if (ret)
2582                                 goto out_unmap;
2583
2584                         mapped_pages += 1;
2585                 }
2586         }
2587
2588         /* Everything is mapped - write the right values into s->dma_address */
2589         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2590                 /*
2591                  * Add in the remaining piece of the scatter-gather offset that
2592                  * was masked out when we were determining the physical address
2593                  * via (sg_phys(s) & PAGE_MASK) earlier.
2594                  */
2595                 s->dma_address += address + (s->offset & ~PAGE_MASK);
2596                 s->dma_length   = s->length;
2597         }
2598
2599         if (s)
2600                 domain_flush_np_cache(domain, s->dma_address, s->dma_length);
2601
2602         return nelems;
2603
2604 out_unmap:
2605         dev_err(dev, "IOMMU mapping error in map_sg (io-pages: %d reason: %d)\n",
2606                 npages, ret);
2607
2608         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2609                 int j, pages = iommu_num_pages(sg_phys(s), s->length, PAGE_SIZE);
2610
2611                 for (j = 0; j < pages; ++j) {
2612                         unsigned long bus_addr;
2613
2614                         bus_addr  = address + s->dma_address + (j << PAGE_SHIFT);
2615                         iommu_unmap_page(domain, bus_addr, PAGE_SIZE);
2616
2617                         if (--mapped_pages == 0)
2618                                 goto out_free_iova;
2619                 }
2620         }
2621
2622 out_free_iova:
2623         free_iova_fast(&dma_dom->iovad, address >> PAGE_SHIFT, npages);
2624
2625 out_err:
2626         return 0;
2627 }
2628
2629 /*
2630  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
2631  * lists).
2632  */
2633 static void unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
2634                      int nelems, enum dma_data_direction dir,
2635                      unsigned long attrs)
2636 {
2637         struct protection_domain *domain;
2638         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2639         unsigned long startaddr;
2640         int npages;
2641
2642         domain = get_domain(dev);
2643         if (IS_ERR(domain))
2644                 return;
2645
2646         startaddr = sg_dma_address(sglist) & PAGE_MASK;
2647         dma_dom   = to_dma_ops_domain(domain);
2648         npages    = sg_num_pages(dev, sglist, nelems);
2649
2650         __unmap_single(dma_dom, startaddr, npages << PAGE_SHIFT, dir);
2651 }
2652
2653 /*
2654  * The exported alloc_coherent function for dma_ops.
2655  */
2656 static void *alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
2657                             dma_addr_t *dma_addr, gfp_t flag,
2658                             unsigned long attrs)
2659 {
2660         u64 dma_mask = dev->coherent_dma_mask;
2661         struct protection_domain *domain;
2662         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2663         struct page *page;
2664
2665         domain = get_domain(dev);
2666         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL) {
2667                 page = alloc_pages(flag, get_order(size));
2668                 *dma_addr = page_to_phys(page);
2669                 return page_address(page);
2670         } else if (IS_ERR(domain))
2671                 return NULL;
2672
2673         dma_dom   = to_dma_ops_domain(domain);
2674         size      = PAGE_ALIGN(size);
2675         dma_mask  = dev->coherent_dma_mask;
2676         flag     &= ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM | __GFP_DMA32);
2677         flag     |= __GFP_ZERO;
2678
2679         page = alloc_pages(flag | __GFP_NOWARN,  get_order(size));
2680         if (!page) {
2681                 if (!gfpflags_allow_blocking(flag))
2682                         return NULL;
2683
2684                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, size >> PAGE_SHIFT,
2685                                         get_order(size), flag & __GFP_NOWARN);
2686                 if (!page)
2687                         return NULL;
2688         }
2689
2690         if (!dma_mask)
2691                 dma_mask = *dev->dma_mask;
2692
2693         *dma_addr = __map_single(dev, dma_dom, page_to_phys(page),
2694                                  size, DMA_BIDIRECTIONAL, dma_mask);
2695
2696         if (*dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
2697                 goto out_free;
2698
2699         return page_address(page);
2700
2701 out_free:
2702
2703         if (!dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT))
2704                 __free_pages(page, get_order(size));
2705
2706         return NULL;
2707 }
2708
2709 /*
2710  * The exported free_coherent function for dma_ops.
2711  */
2712 static void free_coherent(struct device *dev, size_t size,
2713                           void *virt_addr, dma_addr_t dma_addr,
2714                           unsigned long attrs)
2715 {
2716         struct protection_domain *domain;
2717         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2718         struct page *page;
2719
2720         page = virt_to_page(virt_addr);
2721         size = PAGE_ALIGN(size);
2722
2723         domain = get_domain(dev);
2724         if (IS_ERR(domain))
2725                 goto free_mem;
2726
2727         dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2728
2729         __unmap_single(dma_dom, dma_addr, size, DMA_BIDIRECTIONAL);
2730
2731 free_mem:
2732         if (!dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT))
2733                 __free_pages(page, get_order(size));
2734 }
2735
2736 /*
2737  * This function is called by the DMA layer to find out if we can handle a
2738  * particular device. It is part of the dma_ops.
2739  */
2740 static int amd_iommu_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
2741 {
2742         if (!dma_direct_supported(dev, mask))
2743                 return 0;
2744         return check_device(dev);
2745 }
2746
2747 static const struct dma_map_ops amd_iommu_dma_ops = {
2748         .alloc          = alloc_coherent,
2749         .free           = free_coherent,
2750         .map_page       = map_page,
2751         .unmap_page     = unmap_page,
2752         .map_sg         = map_sg,
2753         .unmap_sg       = unmap_sg,
2754         .dma_supported  = amd_iommu_dma_supported,
2755 };
2756
2757 static int init_reserved_iova_ranges(void)
2758 {
2759         struct pci_dev *pdev = NULL;
2760         struct iova *val;
2761
2762         init_iova_domain(&reserved_iova_ranges, PAGE_SIZE, IOVA_START_PFN);
2763
2764         lockdep_set_class(&reserved_iova_ranges.iova_rbtree_lock,
2765                           &reserved_rbtree_key);
2766
2767         /* MSI memory range */
2768         val = reserve_iova(&reserved_iova_ranges,
2769                            IOVA_PFN(MSI_RANGE_START), IOVA_PFN(MSI_RANGE_END));
2770         if (!val) {
2771                 pr_err("Reserving MSI range failed\n");
2772                 return -ENOMEM;
2773         }
2774
2775         /* HT memory range */
2776         val = reserve_iova(&reserved_iova_ranges,
2777                            IOVA_PFN(HT_RANGE_START), IOVA_PFN(HT_RANGE_END));
2778         if (!val) {
2779                 pr_err("Reserving HT range failed\n");
2780                 return -ENOMEM;
2781         }
2782
2783         /*
2784          * Memory used for PCI resources
2785          * FIXME: Check whether we can reserve the PCI-hole completly
2786          */
2787         for_each_pci_dev(pdev) {
2788                 int i;
2789
2790                 for (i = 0; i < PCI_NUM_RESOURCES; ++i) {
2791                         struct resource *r = &pdev->resource[i];
2792
2793                         if (!(r->flags & IORESOURCE_MEM))
2794                                 continue;
2795
2796                         val = reserve_iova(&reserved_iova_ranges,
2797                                            IOVA_PFN(r->start),
2798                                            IOVA_PFN(r->end));
2799                         if (!val) {
2800                                 pci_err(pdev, "Reserve pci-resource range %pR failed\n", r);
2801                                 return -ENOMEM;
2802                         }
2803                 }
2804         }
2805
2806         return 0;
2807 }
2808
2809 int __init amd_iommu_init_api(void)
2810 {
2811         int ret, err = 0;
2812
2813         ret = iova_cache_get();
2814         if (ret)
2815                 return ret;
2816
2817         ret = init_reserved_iova_ranges();
2818         if (ret)
2819                 return ret;
2820
2821         err = bus_set_iommu(&pci_bus_type, &amd_iommu_ops);
2822         if (err)
2823                 return err;
2824 #ifdef CONFIG_ARM_AMBA
2825         err = bus_set_iommu(&amba_bustype, &amd_iommu_ops);
2826         if (err)
2827                 return err;
2828 #endif
2829         err = bus_set_iommu(&platform_bus_type, &amd_iommu_ops);
2830         if (err)
2831                 return err;
2832
2833         return 0;
2834 }
2835
2836 int __init amd_iommu_init_dma_ops(void)
2837 {
2838         swiotlb        = (iommu_pass_through || sme_me_mask) ? 1 : 0;
2839         iommu_detected = 1;
2840
2841         if (amd_iommu_unmap_flush)
2842                 pr_info("IO/TLB flush on unmap enabled\n");
2843         else
2844                 pr_info("Lazy IO/TLB flushing enabled\n");
2845
2846         return 0;
2847
2848 }
2849
2850 /*****************************************************************************
2851  *
2852  * The following functions belong to the exported interface of AMD IOMMU
2853  *
2854  * This interface allows access to lower level functions of the IOMMU
2855  * like protection domain handling and assignement of devices to domains
2856  * which is not possible with the dma_ops interface.
2857  *
2858  *****************************************************************************/
2859
2860 static void cleanup_domain(struct protection_domain *domain)
2861 {
2862         struct iommu_dev_data *entry;
2863         unsigned long flags;
2864
2865         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2866
2867         while (!list_empty(&domain->dev_list)) {
2868                 entry = list_first_entry(&domain->dev_list,
2869                                          struct iommu_dev_data, list);
2870                 BUG_ON(!entry->domain);
2871                 __detach_device(entry);
2872         }
2873
2874         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2875 }
2876
2877 static void protection_domain_free(struct protection_domain *domain)
2878 {
2879         if (!domain)
2880                 return;
2881
2882         if (domain->id)
2883                 domain_id_free(domain->id);
2884
2885         kfree(domain);
2886 }
2887
2888 static int protection_domain_init(struct protection_domain *domain)
2889 {
2890         spin_lock_init(&domain->lock);
2891         mutex_init(&domain->api_lock);
2892         domain->id = domain_id_alloc();
2893         if (!domain->id)
2894                 return -ENOMEM;
2895         INIT_LIST_HEAD(&domain->dev_list);
2896
2897         return 0;
2898 }
2899
2900 static struct protection_domain *protection_domain_alloc(void)
2901 {
2902         struct protection_domain *domain;
2903
2904         domain = kzalloc(sizeof(*domain), GFP_KERNEL);
2905         if (!domain)
2906                 return NULL;
2907
2908         if (protection_domain_init(domain))
2909                 goto out_err;
2910
2911         return domain;
2912
2913 out_err:
2914         kfree(domain);
2915
2916         return NULL;
2917 }
2918
2919 static struct iommu_domain *amd_iommu_domain_alloc(unsigned type)
2920 {
2921         struct protection_domain *pdomain;
2922         struct dma_ops_domain *dma_domain;
2923
2924         switch (type) {
2925         case IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED:
2926                 pdomain = protection_domain_alloc();
2927                 if (!pdomain)
2928                         return NULL;
2929
2930                 pdomain->mode    = PAGE_MODE_3_LEVEL;
2931                 pdomain->pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
2932                 if (!pdomain->pt_root) {
2933                         protection_domain_free(pdomain);
2934                         return NULL;
2935                 }
2936
2937                 pdomain->domain.geometry.aperture_start = 0;
2938                 pdomain->domain.geometry.aperture_end   = ~0ULL;
2939                 pdomain->domain.geometry.force_aperture = true;
2940
2941                 break;
2942         case IOMMU_DOMAIN_DMA:
2943                 dma_domain = dma_ops_domain_alloc();
2944                 if (!dma_domain) {
2945                         pr_err("Failed to allocate\n");
2946                         return NULL;
2947                 }
2948                 pdomain = &dma_domain->domain;
2949                 break;
2950         case IOMMU_DOMAIN_IDENTITY:
2951                 pdomain = protection_domain_alloc();
2952                 if (!pdomain)
2953                         return NULL;
2954
2955                 pdomain->mode = PAGE_MODE_NONE;
2956                 break;
2957         default:
2958                 return NULL;
2959         }
2960
2961         return &pdomain->domain;
2962 }
2963
2964 static void amd_iommu_domain_free(struct iommu_domain *dom)
2965 {
2966         struct protection_domain *domain;
2967         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2968
2969         domain = to_pdomain(dom);
2970
2971         if (domain->dev_cnt > 0)
2972                 cleanup_domain(domain);
2973
2974         BUG_ON(domain->dev_cnt != 0);
2975
2976         if (!dom)
2977                 return;
2978
2979         switch (dom->type) {
2980         case IOMMU_DOMAIN_DMA:
2981                 /* Now release the domain */
2982                 dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2983                 dma_ops_domain_free(dma_dom);
2984                 break;
2985         default:
2986                 if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
2987                         free_pagetable(domain);
2988
2989                 if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
2990                         free_gcr3_table(domain);
2991
2992                 protection_domain_free(domain);
2993                 break;
2994         }
2995 }
2996
2997 static void amd_iommu_detach_device(struct iommu_domain *dom,
2998                                     struct device *dev)
2999 {
3000         struct iommu_dev_data *dev_data = dev->archdata.iommu;
3001         struct amd_iommu *iommu;
3002         int devid;
3003
3004         if (!check_device(dev))
3005                 return;
3006
3007         devid = get_device_id(dev);
3008         if (devid < 0)
3009                 return;
3010
3011         if (dev_data->domain != NULL)
3012                 detach_device(dev);
3013
3014         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3015         if (!iommu)
3016                 return;
3017
3018 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
3019         if (AMD_IOMMU_GUEST_IR_VAPIC(amd_iommu_guest_ir) &&
3020             (dom->type == IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED))
3021                 dev_data->use_vapic = 0;
3022 #endif
3023
3024         iommu_completion_wait(iommu);
3025 }
3026
3027 static int amd_iommu_attach_device(struct iommu_domain *dom,
3028                                    struct device *dev)
3029 {
3030         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3031         struct iommu_dev_data *dev_data;
3032         struct amd_iommu *iommu;
3033         int ret;
3034
3035         if (!check_device(dev))
3036                 return -EINVAL;
3037
3038         dev_data = dev->archdata.iommu;
3039
3040         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
3041         if (!iommu)
3042                 return -EINVAL;
3043
3044         if (dev_data->domain)
3045                 detach_device(dev);
3046
3047         ret = attach_device(dev, domain);
3048
3049 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
3050         if (AMD_IOMMU_GUEST_IR_VAPIC(amd_iommu_guest_ir)) {
3051                 if (dom->type == IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED)
3052                         dev_data->use_vapic = 1;
3053                 else
3054                         dev_data->use_vapic = 0;
3055         }
3056 #endif
3057
3058         iommu_completion_wait(iommu);
3059
3060         return ret;
3061 }
3062
3063 static int amd_iommu_map(struct iommu_domain *dom, unsigned long iova,
3064                          phys_addr_t paddr, size_t page_size, int iommu_prot)
3065 {
3066         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3067         int prot = 0;
3068         int ret;
3069
3070         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3071                 return -EINVAL;
3072
3073         if (iommu_prot & IOMMU_READ)
3074                 prot |= IOMMU_PROT_IR;
3075         if (iommu_prot & IOMMU_WRITE)
3076                 prot |= IOMMU_PROT_IW;
3077
3078         mutex_lock(&domain->api_lock);
3079         ret = iommu_map_page(domain, iova, paddr, page_size, prot, GFP_KERNEL);
3080         mutex_unlock(&domain->api_lock);
3081
3082         domain_flush_np_cache(domain, iova, page_size);
3083
3084         return ret;
3085 }
3086
3087 static size_t amd_iommu_unmap(struct iommu_domain *dom, unsigned long iova,
3088                            size_t page_size)
3089 {
3090         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3091         size_t unmap_size;
3092
3093         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3094                 return 0;
3095
3096         mutex_lock(&domain->api_lock);
3097         unmap_size = iommu_unmap_page(domain, iova, page_size);
3098         mutex_unlock(&domain->api_lock);
3099
3100         return unmap_size;
3101 }
3102
3103 static phys_addr_t amd_iommu_iova_to_phys(struct iommu_domain *dom,
3104                                           dma_addr_t iova)
3105 {
3106         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3107         unsigned long offset_mask, pte_pgsize;
3108         u64 *pte, __pte;
3109
3110         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3111                 return iova;
3112
3113         pte = fetch_pte(domain, iova, &pte_pgsize);
3114
3115         if (!pte || !IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
3116                 return 0;
3117
3118         offset_mask = pte_pgsize - 1;
3119         __pte       = __sme_clr(*pte & PM_ADDR_MASK);
3120
3121         return (__pte & ~offset_mask) | (iova & offset_mask);
3122 }
3123
3124 static bool amd_iommu_capable(enum iommu_cap cap)
3125 {
3126         switch (cap) {
3127         case IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY:
3128                 return true;
3129         case IOMMU_CAP_INTR_REMAP:
3130                 return (irq_remapping_enabled == 1);
3131         case IOMMU_CAP_NOEXEC:
3132                 return false;
3133         default:
3134                 break;
3135         }
3136
3137         return false;
3138 }
3139
3140 static void amd_iommu_get_resv_regions(struct device *dev,
3141                                        struct list_head *head)
3142 {
3143         struct iommu_resv_region *region;
3144         struct unity_map_entry *entry;
3145         int devid;
3146
3147         devid = get_device_id(dev);
3148         if (devid < 0)
3149                 return;
3150
3151         list_for_each_entry(entry, &amd_iommu_unity_map, list) {
3152                 int type, prot = 0;
3153                 size_t length;
3154
3155                 if (devid < entry->devid_start || devid > entry->devid_end)
3156                         continue;
3157
3158                 type   = IOMMU_RESV_DIRECT;
3159                 length = entry->address_end - entry->address_start;
3160                 if (entry->prot & IOMMU_PROT_IR)
3161                         prot |= IOMMU_READ;
3162                 if (entry->prot & IOMMU_PROT_IW)
3163                         prot |= IOMMU_WRITE;
3164                 if (entry->prot & IOMMU_UNITY_MAP_FLAG_EXCL_RANGE)
3165                         /* Exclusion range */
3166                         type = IOMMU_RESV_RESERVED;
3167
3168                 region = iommu_alloc_resv_region(entry->address_start,
3169                                                  length, prot, type);
3170                 if (!region) {
3171                         dev_err(dev, "Out of memory allocating dm-regions\n");
3172                         return;
3173                 }
3174                 list_add_tail(&region->list, head);
3175         }
3176
3177         region = iommu_alloc_resv_region(MSI_RANGE_START,
3178                                          MSI_RANGE_END - MSI_RANGE_START + 1,
3179                                          0, IOMMU_RESV_MSI);
3180         if (!region)
3181                 return;
3182         list_add_tail(&region->list, head);
3183
3184         region = iommu_alloc_resv_region(HT_RANGE_START,
3185                                          HT_RANGE_END - HT_RANGE_START + 1,
3186                                          0, IOMMU_RESV_RESERVED);
3187         if (!region)
3188                 return;
3189         list_add_tail(&region->list, head);
3190 }
3191
3192 static void amd_iommu_put_resv_regions(struct device *dev,
3193                                      struct list_head *head)
3194 {
3195         struct iommu_resv_region *entry, *next;
3196
3197         list_for_each_entry_safe(entry, next, head, list)
3198                 kfree(entry);
3199 }
3200
3201 static void amd_iommu_apply_resv_region(struct device *dev,
3202                                       struct iommu_domain *domain,
3203                                       struct iommu_resv_region *region)
3204 {
3205         struct dma_ops_domain *dma_dom = to_dma_ops_domain(to_pdomain(domain));
3206         unsigned long start, end;
3207
3208         start = IOVA_PFN(region->start);
3209         end   = IOVA_PFN(region->start + region->length - 1);
3210
3211         WARN_ON_ONCE(reserve_iova(&dma_dom->iovad, start, end) == NULL);
3212 }
3213
3214 static bool amd_iommu_is_attach_deferred(struct iommu_domain *domain,
3215                                          struct device *dev)
3216 {
3217         struct iommu_dev_data *dev_data = dev->archdata.iommu;
3218         return dev_data->defer_attach;
3219 }
3220
3221 static void amd_iommu_flush_iotlb_all(struct iommu_domain *domain)
3222 {
3223         struct protection_domain *dom = to_pdomain(domain);
3224
3225         domain_flush_tlb_pde(dom);
3226         domain_flush_complete(dom);
3227 }
3228
3229 static void amd_iommu_iotlb_range_add(struct iommu_domain *domain,
3230                                       unsigned long iova, size_t size)
3231 {
3232 }
3233
3234 const struct iommu_ops amd_iommu_ops = {
3235         .capable = amd_iommu_capable,
3236         .domain_alloc = amd_iommu_domain_alloc,
3237         .domain_free  = amd_iommu_domain_free,
3238         .attach_dev = amd_iommu_attach_device,
3239         .detach_dev = amd_iommu_detach_device,
3240         .map = amd_iommu_map,
3241         .unmap = amd_iommu_unmap,
3242         .iova_to_phys = amd_iommu_iova_to_phys,
3243         .add_device = amd_iommu_add_device,
3244         .remove_device = amd_iommu_remove_device,
3245         .device_group = amd_iommu_device_group,
3246         .get_resv_regions = amd_iommu_get_resv_regions,
3247         .put_resv_regions = amd_iommu_put_resv_regions,
3248         .apply_resv_region = amd_iommu_apply_resv_region,
3249         .is_attach_deferred = amd_iommu_is_attach_deferred,
3250         .pgsize_bitmap  = AMD_IOMMU_PGSIZES,
3251         .flush_iotlb_all = amd_iommu_flush_iotlb_all,
3252         .iotlb_range_add = amd_iommu_iotlb_range_add,
3253         .iotlb_sync = amd_iommu_flush_iotlb_all,
3254 };
3255
3256 /*****************************************************************************
3257  *
3258  * The next functions do a basic initialization of IOMMU for pass through
3259  * mode
3260  *
3261  * In passthrough mode the IOMMU is initialized and enabled but not used for
3262  * DMA-API translation.
3263  *
3264  *****************************************************************************/
3265
3266 /* IOMMUv2 specific functions */
3267 int amd_iommu_register_ppr_notifier(struct notifier_block *nb)
3268 {
3269         return atomic_notifier_chain_register(&ppr_notifier, nb);
3270 }
3271 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_register_ppr_notifier);
3272
3273 int amd_iommu_unregister_ppr_notifier(struct notifier_block *nb)
3274 {
3275         return atomic_notifier_chain_unregister(&ppr_notifier, nb);
3276 }
3277 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_unregister_ppr_notifier);
3278
3279 void amd_iommu_domain_direct_map(struct iommu_domain *dom)
3280 {
3281         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3282         unsigned long flags;
3283
3284         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3285
3286         /* Update data structure */
3287         domain->mode    = PAGE_MODE_NONE;
3288         domain->updated = true;
3289
3290         /* Make changes visible to IOMMUs */
3291         update_domain(domain);
3292
3293         /* Page-table is not visible to IOMMU anymore, so free it */
3294         free_pagetable(domain);
3295
3296         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3297 }
3298 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_direct_map);
3299
3300 int amd_iommu_domain_enable_v2(struct iommu_domain *dom, int pasids)
3301 {
3302         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3303         unsigned long flags;
3304         int levels, ret;
3305
3306         if (pasids <= 0 || pasids > (PASID_MASK + 1))
3307                 return -EINVAL;
3308
3309         /* Number of GCR3 table levels required */
3310         for (levels = 0; (pasids - 1) & ~0x1ff; pasids >>= 9)
3311                 levels += 1;
3312
3313         if (levels > amd_iommu_max_glx_val)
3314                 return -EINVAL;
3315
3316         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3317
3318         /*
3319          * Save us all sanity checks whether devices already in the
3320          * domain support IOMMUv2. Just force that the domain has no
3321          * devices attached when it is switched into IOMMUv2 mode.
3322          */
3323         ret = -EBUSY;
3324         if (domain->dev_cnt > 0 || domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
3325                 goto out;
3326
3327         ret = -ENOMEM;
3328         domain->gcr3_tbl = (void *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
3329         if (domain->gcr3_tbl == NULL)
3330                 goto out;
3331
3332         domain->glx      = levels;
3333         domain->flags   |= PD_IOMMUV2_MASK;
3334         domain->updated  = true;
3335
3336         update_domain(domain);
3337
3338         ret = 0;
3339
3340 out:
3341         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3342
3343         return ret;
3344 }
3345 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_enable_v2);
3346
3347 static int __flush_pasid(struct protection_domain *domain, int pasid,
3348                          u64 address, bool size)
3349 {
3350         struct iommu_dev_data *dev_data;
3351         struct iommu_cmd cmd;
3352         int i, ret;
3353
3354         if (!(domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK))
3355                 return -EINVAL;
3356
3357         build_inv_iommu_pasid(&cmd, domain->id, pasid, address, size);
3358
3359         /*
3360          * IOMMU TLB needs to be flushed before Device TLB to
3361          * prevent device TLB refill from IOMMU TLB
3362          */
3363         for (i = 0; i < amd_iommu_get_num_iommus(); ++i) {
3364                 if (domain->dev_iommu[i] == 0)
3365                         continue;
3366
3367                 ret = iommu_queue_command(amd_iommus[i], &cmd);
3368                 if (ret != 0)
3369                         goto out;
3370         }
3371
3372         /* Wait until IOMMU TLB flushes are complete */
3373         domain_flush_complete(domain);