Merge tag 'mmc-v5.3-rc7' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/ulfh/mmc
[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_all(struct amd_iommu *iommu)
1147 {
1148         struct iommu_cmd cmd;
1149
1150         build_inv_all(&cmd);
1151
1152         iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1153         iommu_completion_wait(iommu);
1154 }
1155
1156 static void iommu_flush_irt(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
1157 {
1158         struct iommu_cmd cmd;
1159
1160         build_inv_irt(&cmd, devid);
1161
1162         iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1163 }
1164
1165 static void amd_iommu_flush_irt_all(struct amd_iommu *iommu)
1166 {
1167         u32 devid;
1168
1169         for (devid = 0; devid <= MAX_DEV_TABLE_ENTRIES; devid++)
1170                 iommu_flush_irt(iommu, devid);
1171
1172         iommu_completion_wait(iommu);
1173 }
1174
1175 void iommu_flush_all_caches(struct amd_iommu *iommu)
1176 {
1177         if (iommu_feature(iommu, FEATURE_IA)) {
1178                 amd_iommu_flush_all(iommu);
1179         } else {
1180                 amd_iommu_flush_dte_all(iommu);
1181                 amd_iommu_flush_irt_all(iommu);
1182                 amd_iommu_flush_tlb_all(iommu);
1183         }
1184 }
1185
1186 /*
1187  * Command send function for flushing on-device TLB
1188  */
1189 static int device_flush_iotlb(struct iommu_dev_data *dev_data,
1190                               u64 address, size_t size)
1191 {
1192         struct amd_iommu *iommu;
1193         struct iommu_cmd cmd;
1194         int qdep;
1195
1196         qdep     = dev_data->ats.qdep;
1197         iommu    = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1198
1199         build_inv_iotlb_pages(&cmd, dev_data->devid, qdep, address, size);
1200
1201         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1202 }
1203
1204 /*
1205  * Command send function for invalidating a device table entry
1206  */
1207 static int device_flush_dte(struct iommu_dev_data *dev_data)
1208 {
1209         struct amd_iommu *iommu;
1210         u16 alias;
1211         int ret;
1212
1213         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1214         alias = dev_data->alias;
1215
1216         ret = iommu_flush_dte(iommu, dev_data->devid);
1217         if (!ret && alias != dev_data->devid)
1218                 ret = iommu_flush_dte(iommu, alias);
1219         if (ret)
1220                 return ret;
1221
1222         if (dev_data->ats.enabled)
1223                 ret = device_flush_iotlb(dev_data, 0, ~0UL);
1224
1225         return ret;
1226 }
1227
1228 /*
1229  * TLB invalidation function which is called from the mapping functions.
1230  * It invalidates a single PTE if the range to flush is within a single
1231  * page. Otherwise it flushes the whole TLB of the IOMMU.
1232  */
1233 static void __domain_flush_pages(struct protection_domain *domain,
1234                                  u64 address, size_t size, int pde)
1235 {
1236         struct iommu_dev_data *dev_data;
1237         struct iommu_cmd cmd;
1238         int ret = 0, i;
1239
1240         build_inv_iommu_pages(&cmd, address, size, domain->id, pde);
1241
1242         for (i = 0; i < amd_iommu_get_num_iommus(); ++i) {
1243                 if (!domain->dev_iommu[i])
1244                         continue;
1245
1246                 /*
1247                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
1248                  * We need a TLB flush
1249                  */
1250                 ret |= iommu_queue_command(amd_iommus[i], &cmd);
1251         }
1252
1253         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
1254
1255                 if (!dev_data->ats.enabled)
1256                         continue;
1257
1258                 ret |= device_flush_iotlb(dev_data, address, size);
1259         }
1260
1261         WARN_ON(ret);
1262 }
1263
1264 static void domain_flush_pages(struct protection_domain *domain,
1265                                u64 address, size_t size)
1266 {
1267         __domain_flush_pages(domain, address, size, 0);
1268 }
1269
1270 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain */
1271 static void domain_flush_tlb(struct protection_domain *domain)
1272 {
1273         __domain_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 0);
1274 }
1275
1276 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain - including PDE */
1277 static void domain_flush_tlb_pde(struct protection_domain *domain)
1278 {
1279         __domain_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 1);
1280 }
1281
1282 static void domain_flush_complete(struct protection_domain *domain)
1283 {
1284         int i;
1285
1286         for (i = 0; i < amd_iommu_get_num_iommus(); ++i) {
1287                 if (domain && !domain->dev_iommu[i])
1288                         continue;
1289
1290                 /*
1291                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
1292                  * We need to wait for completion of all commands.
1293                  */
1294                 iommu_completion_wait(amd_iommus[i]);
1295         }
1296 }
1297
1298 /* Flush the not present cache if it exists */
1299 static void domain_flush_np_cache(struct protection_domain *domain,
1300                 dma_addr_t iova, size_t size)
1301 {
1302         if (unlikely(amd_iommu_np_cache)) {
1303                 domain_flush_pages(domain, iova, size);
1304                 domain_flush_complete(domain);
1305         }
1306 }
1307
1308
1309 /*
1310  * This function flushes the DTEs for all devices in domain
1311  */
1312 static void domain_flush_devices(struct protection_domain *domain)
1313 {
1314         struct iommu_dev_data *dev_data;
1315
1316         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list)
1317                 device_flush_dte(dev_data);
1318 }
1319
1320 /****************************************************************************
1321  *
1322  * The functions below are used the create the page table mappings for
1323  * unity mapped regions.
1324  *
1325  ****************************************************************************/
1326
1327 static void free_page_list(struct page *freelist)
1328 {
1329         while (freelist != NULL) {
1330                 unsigned long p = (unsigned long)page_address(freelist);
1331                 freelist = freelist->freelist;
1332                 free_page(p);
1333         }
1334 }
1335
1336 static struct page *free_pt_page(unsigned long pt, struct page *freelist)
1337 {
1338         struct page *p = virt_to_page((void *)pt);
1339
1340         p->freelist = freelist;
1341
1342         return p;
1343 }
1344
1345 #define DEFINE_FREE_PT_FN(LVL, FN)                                              \
1346 static struct page *free_pt_##LVL (unsigned long __pt, struct page *freelist)   \
1347 {                                                                               \
1348         unsigned long p;                                                        \
1349         u64 *pt;                                                                \
1350         int i;                                                                  \
1351                                                                                 \
1352         pt = (u64 *)__pt;                                                       \
1353                                                                                 \
1354         for (i = 0; i < 512; ++i) {                                             \
1355                 /* PTE present? */                                              \
1356                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(pt[i]))                                  \
1357                         continue;                                               \
1358                                                                                 \
1359                 /* Large PTE? */                                                \
1360                 if (PM_PTE_LEVEL(pt[i]) == 0 ||                                 \
1361                     PM_PTE_LEVEL(pt[i]) == 7)                                   \
1362                         continue;                                               \
1363                                                                                 \
1364                 p = (unsigned long)IOMMU_PTE_PAGE(pt[i]);                       \
1365                 freelist = FN(p, freelist);                                     \
1366         }                                                                       \
1367                                                                                 \
1368         return free_pt_page((unsigned long)pt, freelist);                       \
1369 }
1370
1371 DEFINE_FREE_PT_FN(l2, free_pt_page)
1372 DEFINE_FREE_PT_FN(l3, free_pt_l2)
1373 DEFINE_FREE_PT_FN(l4, free_pt_l3)
1374 DEFINE_FREE_PT_FN(l5, free_pt_l4)
1375 DEFINE_FREE_PT_FN(l6, free_pt_l5)
1376
1377 static struct page *free_sub_pt(unsigned long root, int mode,
1378                                 struct page *freelist)
1379 {
1380         switch (mode) {
1381         case PAGE_MODE_NONE:
1382         case PAGE_MODE_7_LEVEL:
1383                 break;
1384         case PAGE_MODE_1_LEVEL:
1385                 freelist = free_pt_page(root, freelist);
1386                 break;
1387         case PAGE_MODE_2_LEVEL:
1388                 freelist = free_pt_l2(root, freelist);
1389                 break;
1390         case PAGE_MODE_3_LEVEL:
1391                 freelist = free_pt_l3(root, freelist);
1392                 break;
1393         case PAGE_MODE_4_LEVEL:
1394                 freelist = free_pt_l4(root, freelist);
1395                 break;
1396         case PAGE_MODE_5_LEVEL:
1397                 freelist = free_pt_l5(root, freelist);
1398                 break;
1399         case PAGE_MODE_6_LEVEL:
1400                 freelist = free_pt_l6(root, freelist);
1401                 break;
1402         default:
1403                 BUG();
1404         }
1405
1406         return freelist;
1407 }
1408
1409 static void free_pagetable(struct protection_domain *domain)
1410 {
1411         unsigned long root = (unsigned long)domain->pt_root;
1412         struct page *freelist = NULL;
1413
1414         BUG_ON(domain->mode < PAGE_MODE_NONE ||
1415                domain->mode > PAGE_MODE_6_LEVEL);
1416
1417         free_sub_pt(root, domain->mode, freelist);
1418
1419         free_page_list(freelist);
1420 }
1421
1422 /*
1423  * This function is used to add another level to an IO page table. Adding
1424  * another level increases the size of the address space by 9 bits to a size up
1425  * to 64 bits.
1426  */
1427 static bool increase_address_space(struct protection_domain *domain,
1428                                    gfp_t gfp)
1429 {
1430         u64 *pte;
1431
1432         if (domain->mode == PAGE_MODE_6_LEVEL)
1433                 /* address space already 64 bit large */
1434                 return false;
1435
1436         pte = (void *)get_zeroed_page(gfp);
1437         if (!pte)
1438                 return false;
1439
1440         *pte             = PM_LEVEL_PDE(domain->mode,
1441                                         iommu_virt_to_phys(domain->pt_root));
1442         domain->pt_root  = pte;
1443         domain->mode    += 1;
1444         domain->updated  = true;
1445
1446         return true;
1447 }
1448
1449 static u64 *alloc_pte(struct protection_domain *domain,
1450                       unsigned long address,
1451                       unsigned long page_size,
1452                       u64 **pte_page,
1453                       gfp_t gfp)
1454 {
1455         int level, end_lvl;
1456         u64 *pte, *page;
1457
1458         BUG_ON(!is_power_of_2(page_size));
1459
1460         while (address > PM_LEVEL_SIZE(domain->mode))
1461                 increase_address_space(domain, gfp);
1462
1463         level   = domain->mode - 1;
1464         pte     = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1465         address = PAGE_SIZE_ALIGN(address, page_size);
1466         end_lvl = PAGE_SIZE_LEVEL(page_size);
1467
1468         while (level > end_lvl) {
1469                 u64 __pte, __npte;
1470                 int pte_level;
1471
1472                 __pte     = *pte;
1473                 pte_level = PM_PTE_LEVEL(__pte);
1474
1475                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(__pte) ||
1476                     pte_level == PAGE_MODE_7_LEVEL) {
1477                         page = (u64 *)get_zeroed_page(gfp);
1478                         if (!page)
1479                                 return NULL;
1480
1481                         __npte = PM_LEVEL_PDE(level, iommu_virt_to_phys(page));
1482
1483                         /* pte could have been changed somewhere. */
1484                         if (cmpxchg64(pte, __pte, __npte) != __pte)
1485                                 free_page((unsigned long)page);
1486                         else if (pte_level == PAGE_MODE_7_LEVEL)
1487                                 domain->updated = true;
1488
1489                         continue;
1490                 }
1491
1492                 /* No level skipping support yet */
1493                 if (pte_level != level)
1494                         return NULL;
1495
1496                 level -= 1;
1497
1498                 pte = IOMMU_PTE_PAGE(__pte);
1499
1500                 if (pte_page && level == end_lvl)
1501                         *pte_page = pte;
1502
1503                 pte = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1504         }
1505
1506         return pte;
1507 }
1508
1509 /*
1510  * This function checks if there is a PTE for a given dma address. If
1511  * there is one, it returns the pointer to it.
1512  */
1513 static u64 *fetch_pte(struct protection_domain *domain,
1514                       unsigned long address,
1515                       unsigned long *page_size)
1516 {
1517         int level;
1518         u64 *pte;
1519
1520         *page_size = 0;
1521
1522         if (address > PM_LEVEL_SIZE(domain->mode))
1523                 return NULL;
1524
1525         level      =  domain->mode - 1;
1526         pte        = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1527         *page_size =  PTE_LEVEL_PAGE_SIZE(level);
1528
1529         while (level > 0) {
1530
1531                 /* Not Present */
1532                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
1533                         return NULL;
1534
1535                 /* Large PTE */
1536                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) == 7 ||
1537                     PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0)
1538                         break;
1539
1540                 /* No level skipping support yet */
1541                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) != level)
1542                         return NULL;
1543
1544                 level -= 1;
1545
1546                 /* Walk to the next level */
1547                 pte        = IOMMU_PTE_PAGE(*pte);
1548                 pte        = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1549                 *page_size = PTE_LEVEL_PAGE_SIZE(level);
1550         }
1551
1552         if (PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0x07) {
1553                 unsigned long pte_mask;
1554
1555                 /*
1556                  * If we have a series of large PTEs, make
1557                  * sure to return a pointer to the first one.
1558                  */
1559                 *page_size = pte_mask = PTE_PAGE_SIZE(*pte);
1560                 pte_mask   = ~((PAGE_SIZE_PTE_COUNT(pte_mask) << 3) - 1);
1561                 pte        = (u64 *)(((unsigned long)pte) & pte_mask);
1562         }
1563
1564         return pte;
1565 }
1566
1567 static struct page *free_clear_pte(u64 *pte, u64 pteval, struct page *freelist)
1568 {
1569         unsigned long pt;
1570         int mode;
1571
1572         while (cmpxchg64(pte, pteval, 0) != pteval) {
1573                 pr_warn("AMD-Vi: IOMMU pte changed since we read it\n");
1574                 pteval = *pte;
1575         }
1576
1577         if (!IOMMU_PTE_PRESENT(pteval))
1578                 return freelist;
1579
1580         pt   = (unsigned long)IOMMU_PTE_PAGE(pteval);
1581         mode = IOMMU_PTE_MODE(pteval);
1582
1583         return free_sub_pt(pt, mode, freelist);
1584 }
1585
1586 /*
1587  * Generic mapping functions. It maps a physical address into a DMA
1588  * address space. It allocates the page table pages if necessary.
1589  * In the future it can be extended to a generic mapping function
1590  * supporting all features of AMD IOMMU page tables like level skipping
1591  * and full 64 bit address spaces.
1592  */
1593 static int iommu_map_page(struct protection_domain *dom,
1594                           unsigned long bus_addr,
1595                           unsigned long phys_addr,
1596                           unsigned long page_size,
1597                           int prot,
1598                           gfp_t gfp)
1599 {
1600         struct page *freelist = NULL;
1601         u64 __pte, *pte;
1602         int i, count;
1603
1604         BUG_ON(!IS_ALIGNED(bus_addr, page_size));
1605         BUG_ON(!IS_ALIGNED(phys_addr, page_size));
1606
1607         if (!(prot & IOMMU_PROT_MASK))
1608                 return -EINVAL;
1609
1610         count = PAGE_SIZE_PTE_COUNT(page_size);
1611         pte   = alloc_pte(dom, bus_addr, page_size, NULL, gfp);
1612
1613         if (!pte)
1614                 return -ENOMEM;
1615
1616         for (i = 0; i < count; ++i)
1617                 freelist = free_clear_pte(&pte[i], pte[i], freelist);
1618
1619         if (freelist != NULL)
1620                 dom->updated = true;
1621
1622         if (count > 1) {
1623                 __pte = PAGE_SIZE_PTE(__sme_set(phys_addr), page_size);
1624                 __pte |= PM_LEVEL_ENC(7) | IOMMU_PTE_PR | IOMMU_PTE_FC;
1625         } else
1626                 __pte = __sme_set(phys_addr) | IOMMU_PTE_PR | IOMMU_PTE_FC;
1627
1628         if (prot & IOMMU_PROT_IR)
1629                 __pte |= IOMMU_PTE_IR;
1630         if (prot & IOMMU_PROT_IW)
1631                 __pte |= IOMMU_PTE_IW;
1632
1633         for (i = 0; i < count; ++i)
1634                 pte[i] = __pte;
1635
1636         update_domain(dom);
1637
1638         /* Everything flushed out, free pages now */
1639         free_page_list(freelist);
1640
1641         return 0;
1642 }
1643
1644 static unsigned long iommu_unmap_page(struct protection_domain *dom,
1645                                       unsigned long bus_addr,
1646                                       unsigned long page_size)
1647 {
1648         unsigned long long unmapped;
1649         unsigned long unmap_size;
1650         u64 *pte;
1651
1652         BUG_ON(!is_power_of_2(page_size));
1653
1654         unmapped = 0;
1655
1656         while (unmapped < page_size) {
1657
1658                 pte = fetch_pte(dom, bus_addr, &unmap_size);
1659
1660                 if (pte) {
1661                         int i, count;
1662
1663                         count = PAGE_SIZE_PTE_COUNT(unmap_size);
1664                         for (i = 0; i < count; i++)
1665                                 pte[i] = 0ULL;
1666                 }
1667
1668                 bus_addr  = (bus_addr & ~(unmap_size - 1)) + unmap_size;
1669                 unmapped += unmap_size;
1670         }
1671
1672         BUG_ON(unmapped && !is_power_of_2(unmapped));
1673
1674         return unmapped;
1675 }
1676
1677 /****************************************************************************
1678  *
1679  * The next functions belong to the address allocator for the dma_ops
1680  * interface functions.
1681  *
1682  ****************************************************************************/
1683
1684
1685 static unsigned long dma_ops_alloc_iova(struct device *dev,
1686                                         struct dma_ops_domain *dma_dom,
1687                                         unsigned int pages, u64 dma_mask)
1688 {
1689         unsigned long pfn = 0;
1690
1691         pages = __roundup_pow_of_two(pages);
1692
1693         if (dma_mask > DMA_BIT_MASK(32))
1694                 pfn = alloc_iova_fast(&dma_dom->iovad, pages,
1695                                       IOVA_PFN(DMA_BIT_MASK(32)), false);
1696
1697         if (!pfn)
1698                 pfn = alloc_iova_fast(&dma_dom->iovad, pages,
1699                                       IOVA_PFN(dma_mask), true);
1700
1701         return (pfn << PAGE_SHIFT);
1702 }
1703
1704 static void dma_ops_free_iova(struct dma_ops_domain *dma_dom,
1705                               unsigned long address,
1706                               unsigned int pages)
1707 {
1708         pages = __roundup_pow_of_two(pages);
1709         address >>= PAGE_SHIFT;
1710
1711         free_iova_fast(&dma_dom->iovad, address, pages);
1712 }
1713
1714 /****************************************************************************
1715  *
1716  * The next functions belong to the domain allocation. A domain is
1717  * allocated for every IOMMU as the default domain. If device isolation
1718  * is enabled, every device get its own domain. The most important thing
1719  * about domains is the page table mapping the DMA address space they
1720  * contain.
1721  *
1722  ****************************************************************************/
1723
1724 static u16 domain_id_alloc(void)
1725 {
1726         int id;
1727
1728         spin_lock(&pd_bitmap_lock);
1729         id = find_first_zero_bit(amd_iommu_pd_alloc_bitmap, MAX_DOMAIN_ID);
1730         BUG_ON(id == 0);
1731         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1732                 __set_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1733         else
1734                 id = 0;
1735         spin_unlock(&pd_bitmap_lock);
1736
1737         return id;
1738 }
1739
1740 static void domain_id_free(int id)
1741 {
1742         spin_lock(&pd_bitmap_lock);
1743         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1744                 __clear_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1745         spin_unlock(&pd_bitmap_lock);
1746 }
1747
1748 static void free_gcr3_tbl_level1(u64 *tbl)
1749 {
1750         u64 *ptr;
1751         int i;
1752
1753         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1754                 if (!(tbl[i] & GCR3_VALID))
1755                         continue;
1756
1757                 ptr = iommu_phys_to_virt(tbl[i] & PAGE_MASK);
1758
1759                 free_page((unsigned long)ptr);
1760         }
1761 }
1762
1763 static void free_gcr3_tbl_level2(u64 *tbl)
1764 {
1765         u64 *ptr;
1766         int i;
1767
1768         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1769                 if (!(tbl[i] & GCR3_VALID))
1770                         continue;
1771
1772                 ptr = iommu_phys_to_virt(tbl[i] & PAGE_MASK);
1773
1774                 free_gcr3_tbl_level1(ptr);
1775         }
1776 }
1777
1778 static void free_gcr3_table(struct protection_domain *domain)
1779 {
1780         if (domain->glx == 2)
1781                 free_gcr3_tbl_level2(domain->gcr3_tbl);
1782         else if (domain->glx == 1)
1783                 free_gcr3_tbl_level1(domain->gcr3_tbl);
1784         else
1785                 BUG_ON(domain->glx != 0);
1786
1787         free_page((unsigned long)domain->gcr3_tbl);
1788 }
1789
1790 static void dma_ops_domain_flush_tlb(struct dma_ops_domain *dom)
1791 {
1792         domain_flush_tlb(&dom->domain);
1793         domain_flush_complete(&dom->domain);
1794 }
1795
1796 static void iova_domain_flush_tlb(struct iova_domain *iovad)
1797 {
1798         struct dma_ops_domain *dom;
1799
1800         dom = container_of(iovad, struct dma_ops_domain, iovad);
1801
1802         dma_ops_domain_flush_tlb(dom);
1803 }
1804
1805 /*
1806  * Free a domain, only used if something went wrong in the
1807  * allocation path and we need to free an already allocated page table
1808  */
1809 static void dma_ops_domain_free(struct dma_ops_domain *dom)
1810 {
1811         if (!dom)
1812                 return;
1813
1814         put_iova_domain(&dom->iovad);
1815
1816         free_pagetable(&dom->domain);
1817
1818         if (dom->domain.id)
1819                 domain_id_free(dom->domain.id);
1820
1821         kfree(dom);
1822 }
1823
1824 /*
1825  * Allocates a new protection domain usable for the dma_ops functions.
1826  * It also initializes the page table and the address allocator data
1827  * structures required for the dma_ops interface
1828  */
1829 static struct dma_ops_domain *dma_ops_domain_alloc(void)
1830 {
1831         struct dma_ops_domain *dma_dom;
1832
1833         dma_dom = kzalloc(sizeof(struct dma_ops_domain), GFP_KERNEL);
1834         if (!dma_dom)
1835                 return NULL;
1836
1837         if (protection_domain_init(&dma_dom->domain))
1838                 goto free_dma_dom;
1839
1840         dma_dom->domain.mode = PAGE_MODE_3_LEVEL;
1841         dma_dom->domain.pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1842         dma_dom->domain.flags = PD_DMA_OPS_MASK;
1843         if (!dma_dom->domain.pt_root)
1844                 goto free_dma_dom;
1845
1846         init_iova_domain(&dma_dom->iovad, PAGE_SIZE, IOVA_START_PFN);
1847
1848         if (init_iova_flush_queue(&dma_dom->iovad, iova_domain_flush_tlb, NULL))
1849                 goto free_dma_dom;
1850
1851         /* Initialize reserved ranges */
1852         copy_reserved_iova(&reserved_iova_ranges, &dma_dom->iovad);
1853
1854         return dma_dom;
1855
1856 free_dma_dom:
1857         dma_ops_domain_free(dma_dom);
1858
1859         return NULL;
1860 }
1861
1862 /*
1863  * little helper function to check whether a given protection domain is a
1864  * dma_ops domain
1865  */
1866 static bool dma_ops_domain(struct protection_domain *domain)
1867 {
1868         return domain->flags & PD_DMA_OPS_MASK;
1869 }
1870
1871 static void set_dte_entry(u16 devid, struct protection_domain *domain,
1872                           bool ats, bool ppr)
1873 {
1874         u64 pte_root = 0;
1875         u64 flags = 0;
1876
1877         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
1878                 pte_root = iommu_virt_to_phys(domain->pt_root);
1879
1880         pte_root |= (domain->mode & DEV_ENTRY_MODE_MASK)
1881                     << DEV_ENTRY_MODE_SHIFT;
1882         pte_root |= DTE_FLAG_IR | DTE_FLAG_IW | DTE_FLAG_V | DTE_FLAG_TV;
1883
1884         flags = amd_iommu_dev_table[devid].data[1];
1885
1886         if (ats)
1887                 flags |= DTE_FLAG_IOTLB;
1888
1889         if (ppr) {
1890                 struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
1891
1892                 if (iommu_feature(iommu, FEATURE_EPHSUP))
1893                         pte_root |= 1ULL << DEV_ENTRY_PPR;
1894         }
1895
1896         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK) {
1897                 u64 gcr3 = iommu_virt_to_phys(domain->gcr3_tbl);
1898                 u64 glx  = domain->glx;
1899                 u64 tmp;
1900
1901                 pte_root |= DTE_FLAG_GV;
1902                 pte_root |= (glx & DTE_GLX_MASK) << DTE_GLX_SHIFT;
1903
1904                 /* First mask out possible old values for GCR3 table */
1905                 tmp = DTE_GCR3_VAL_B(~0ULL) << DTE_GCR3_SHIFT_B;
1906                 flags    &= ~tmp;
1907
1908                 tmp = DTE_GCR3_VAL_C(~0ULL) << DTE_GCR3_SHIFT_C;
1909                 flags    &= ~tmp;
1910
1911                 /* Encode GCR3 table into DTE */
1912                 tmp = DTE_GCR3_VAL_A(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_A;
1913                 pte_root |= tmp;
1914
1915                 tmp = DTE_GCR3_VAL_B(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_B;
1916                 flags    |= tmp;
1917
1918                 tmp = DTE_GCR3_VAL_C(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_C;
1919                 flags    |= tmp;
1920         }
1921
1922         flags &= ~DEV_DOMID_MASK;
1923         flags |= domain->id;
1924
1925         amd_iommu_dev_table[devid].data[1]  = flags;
1926         amd_iommu_dev_table[devid].data[0]  = pte_root;
1927 }
1928
1929 static void clear_dte_entry(u16 devid)
1930 {
1931         /* remove entry from the device table seen by the hardware */
1932         amd_iommu_dev_table[devid].data[0]  = DTE_FLAG_V | DTE_FLAG_TV;
1933         amd_iommu_dev_table[devid].data[1] &= DTE_FLAG_MASK;
1934
1935         amd_iommu_apply_erratum_63(devid);
1936 }
1937
1938 static void do_attach(struct iommu_dev_data *dev_data,
1939                       struct protection_domain *domain)
1940 {
1941         struct amd_iommu *iommu;
1942         u16 alias;
1943         bool ats;
1944
1945         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1946         alias = dev_data->alias;
1947         ats   = dev_data->ats.enabled;
1948
1949         /* Update data structures */
1950         dev_data->domain = domain;
1951         list_add(&dev_data->list, &domain->dev_list);
1952
1953         /* Do reference counting */
1954         domain->dev_iommu[iommu->index] += 1;
1955         domain->dev_cnt                 += 1;
1956
1957         /* Update device table */
1958         set_dte_entry(dev_data->devid, domain, ats, dev_data->iommu_v2);
1959         if (alias != dev_data->devid)
1960                 set_dte_entry(alias, domain, ats, dev_data->iommu_v2);
1961
1962         device_flush_dte(dev_data);
1963 }
1964
1965 static void do_detach(struct iommu_dev_data *dev_data)
1966 {
1967         struct protection_domain *domain = dev_data->domain;
1968         struct amd_iommu *iommu;
1969         u16 alias;
1970
1971         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1972         alias = dev_data->alias;
1973
1974         /* Update data structures */
1975         dev_data->domain = NULL;
1976         list_del(&dev_data->list);
1977         clear_dte_entry(dev_data->devid);
1978         if (alias != dev_data->devid)
1979                 clear_dte_entry(alias);
1980
1981         /* Flush the DTE entry */
1982         device_flush_dte(dev_data);
1983
1984         /* Flush IOTLB */
1985         domain_flush_tlb_pde(domain);
1986
1987         /* Wait for the flushes to finish */
1988         domain_flush_complete(domain);
1989
1990         /* decrease reference counters - needs to happen after the flushes */
1991         domain->dev_iommu[iommu->index] -= 1;
1992         domain->dev_cnt                 -= 1;
1993 }
1994
1995 /*
1996  * If a device is not yet associated with a domain, this function makes the
1997  * device visible in the domain
1998  */
1999 static int __attach_device(struct iommu_dev_data *dev_data,
2000                            struct protection_domain *domain)
2001 {
2002         int ret;
2003
2004         /* lock domain */
2005         spin_lock(&domain->lock);
2006
2007         ret = -EBUSY;
2008         if (dev_data->domain != NULL)
2009                 goto out_unlock;
2010
2011         /* Attach alias group root */
2012         do_attach(dev_data, domain);
2013
2014         ret = 0;
2015
2016 out_unlock:
2017
2018         /* ready */
2019         spin_unlock(&domain->lock);
2020
2021         return ret;
2022 }
2023
2024
2025 static void pdev_iommuv2_disable(struct pci_dev *pdev)
2026 {
2027         pci_disable_ats(pdev);
2028         pci_disable_pri(pdev);
2029         pci_disable_pasid(pdev);
2030 }
2031
2032 /* FIXME: Change generic reset-function to do the same */
2033 static int pri_reset_while_enabled(struct pci_dev *pdev)
2034 {
2035         u16 control;
2036         int pos;
2037
2038         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PRI);
2039         if (!pos)
2040                 return -EINVAL;
2041
2042         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_CTRL, &control);
2043         control |= PCI_PRI_CTRL_RESET;
2044         pci_write_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_CTRL, control);
2045
2046         return 0;
2047 }
2048
2049 static int pdev_iommuv2_enable(struct pci_dev *pdev)
2050 {
2051         bool reset_enable;
2052         int reqs, ret;
2053
2054         /* FIXME: Hardcode number of outstanding requests for now */
2055         reqs = 32;
2056         if (pdev_pri_erratum(pdev, AMD_PRI_DEV_ERRATUM_LIMIT_REQ_ONE))
2057                 reqs = 1;
2058         reset_enable = pdev_pri_erratum(pdev, AMD_PRI_DEV_ERRATUM_ENABLE_RESET);
2059
2060         /* Only allow access to user-accessible pages */
2061         ret = pci_enable_pasid(pdev, 0);
2062         if (ret)
2063                 goto out_err;
2064
2065         /* First reset the PRI state of the device */
2066         ret = pci_reset_pri(pdev);
2067         if (ret)
2068                 goto out_err;
2069
2070         /* Enable PRI */
2071         ret = pci_enable_pri(pdev, reqs);
2072         if (ret)
2073                 goto out_err;
2074
2075         if (reset_enable) {
2076                 ret = pri_reset_while_enabled(pdev);
2077                 if (ret)
2078                         goto out_err;
2079         }
2080
2081         ret = pci_enable_ats(pdev, PAGE_SHIFT);
2082         if (ret)
2083                 goto out_err;
2084
2085         return 0;
2086
2087 out_err:
2088         pci_disable_pri(pdev);
2089         pci_disable_pasid(pdev);
2090
2091         return ret;
2092 }
2093
2094 /*
2095  * If a device is not yet associated with a domain, this function makes the
2096  * device visible in the domain
2097  */
2098 static int attach_device(struct device *dev,
2099                          struct protection_domain *domain)
2100 {
2101         struct pci_dev *pdev;
2102         struct iommu_dev_data *dev_data;
2103         unsigned long flags;
2104         int ret;
2105
2106         dev_data = get_dev_data(dev);
2107
2108         if (!dev_is_pci(dev))
2109                 goto skip_ats_check;
2110
2111         pdev = to_pci_dev(dev);
2112         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK) {
2113                 if (!dev_data->passthrough)
2114                         return -EINVAL;
2115
2116                 if (dev_data->iommu_v2) {
2117                         if (pdev_iommuv2_enable(pdev) != 0)
2118                                 return -EINVAL;
2119
2120                         dev_data->ats.enabled = true;
2121                         dev_data->ats.qdep    = pci_ats_queue_depth(pdev);
2122                         dev_data->pri_tlp     = pci_prg_resp_pasid_required(pdev);
2123                 }
2124         } else if (amd_iommu_iotlb_sup &&
2125                    pci_enable_ats(pdev, PAGE_SHIFT) == 0) {
2126                 dev_data->ats.enabled = true;
2127                 dev_data->ats.qdep    = pci_ats_queue_depth(pdev);
2128         }
2129
2130 skip_ats_check:
2131         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2132         ret = __attach_device(dev_data, domain);
2133         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2134
2135         /*
2136          * We might boot into a crash-kernel here. The crashed kernel
2137          * left the caches in the IOMMU dirty. So we have to flush
2138          * here to evict all dirty stuff.
2139          */
2140         domain_flush_tlb_pde(domain);
2141
2142         return ret;
2143 }
2144
2145 /*
2146  * Removes a device from a protection domain (unlocked)
2147  */
2148 static void __detach_device(struct iommu_dev_data *dev_data)
2149 {
2150         struct protection_domain *domain;
2151
2152         domain = dev_data->domain;
2153
2154         spin_lock(&domain->lock);
2155
2156         do_detach(dev_data);
2157
2158         spin_unlock(&domain->lock);
2159 }
2160
2161 /*
2162  * Removes a device from a protection domain (with devtable_lock held)
2163  */
2164 static void detach_device(struct device *dev)
2165 {
2166         struct protection_domain *domain;
2167         struct iommu_dev_data *dev_data;
2168         unsigned long flags;
2169
2170         dev_data = get_dev_data(dev);
2171         domain   = dev_data->domain;
2172
2173         /*
2174          * First check if the device is still attached. It might already
2175          * be detached from its domain because the generic
2176          * iommu_detach_group code detached it and we try again here in
2177          * our alias handling.
2178          */
2179         if (WARN_ON(!dev_data->domain))
2180                 return;
2181
2182         /* lock device table */
2183         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2184         __detach_device(dev_data);
2185         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2186
2187         if (!dev_is_pci(dev))
2188                 return;
2189
2190         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK && dev_data->iommu_v2)
2191                 pdev_iommuv2_disable(to_pci_dev(dev));
2192         else if (dev_data->ats.enabled)
2193                 pci_disable_ats(to_pci_dev(dev));
2194
2195         dev_data->ats.enabled = false;
2196 }
2197
2198 static int amd_iommu_add_device(struct device *dev)
2199 {
2200         struct iommu_dev_data *dev_data;
2201         struct iommu_domain *domain;
2202         struct amd_iommu *iommu;
2203         int ret, devid;
2204
2205         if (!check_device(dev) || get_dev_data(dev))
2206                 return 0;
2207
2208         devid = get_device_id(dev);
2209         if (devid < 0)
2210                 return devid;
2211
2212         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2213
2214         ret = iommu_init_device(dev);
2215         if (ret) {
2216                 if (ret != -ENOTSUPP)
2217                         dev_err(dev, "Failed to initialize - trying to proceed anyway\n");
2218
2219                 iommu_ignore_device(dev);
2220                 dev->dma_ops = NULL;
2221                 goto out;
2222         }
2223         init_iommu_group(dev);
2224
2225         dev_data = get_dev_data(dev);
2226
2227         BUG_ON(!dev_data);
2228
2229         if (iommu_pass_through || dev_data->iommu_v2)
2230                 iommu_request_dm_for_dev(dev);
2231
2232         /* Domains are initialized for this device - have a look what we ended up with */
2233         domain = iommu_get_domain_for_dev(dev);
2234         if (domain->type == IOMMU_DOMAIN_IDENTITY)
2235                 dev_data->passthrough = true;
2236         else
2237                 dev->dma_ops = &amd_iommu_dma_ops;
2238
2239 out:
2240         iommu_completion_wait(iommu);
2241
2242         return 0;
2243 }
2244
2245 static void amd_iommu_remove_device(struct device *dev)
2246 {
2247         struct amd_iommu *iommu;
2248         int devid;
2249
2250         if (!check_device(dev))
2251                 return;
2252
2253         devid = get_device_id(dev);
2254         if (devid < 0)
2255                 return;
2256
2257         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2258
2259         iommu_uninit_device(dev);
2260         iommu_completion_wait(iommu);
2261 }
2262
2263 static struct iommu_group *amd_iommu_device_group(struct device *dev)
2264 {
2265         if (dev_is_pci(dev))
2266                 return pci_device_group(dev);
2267
2268         return acpihid_device_group(dev);
2269 }
2270
2271 /*****************************************************************************
2272  *
2273  * The next functions belong to the dma_ops mapping/unmapping code.
2274  *
2275  *****************************************************************************/
2276
2277 /*
2278  * In the dma_ops path we only have the struct device. This function
2279  * finds the corresponding IOMMU, the protection domain and the
2280  * requestor id for a given device.
2281  * If the device is not yet associated with a domain this is also done
2282  * in this function.
2283  */
2284 static struct protection_domain *get_domain(struct device *dev)
2285 {
2286         struct protection_domain *domain;
2287         struct iommu_domain *io_domain;
2288
2289         if (!check_device(dev))
2290                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2291
2292         domain = get_dev_data(dev)->domain;
2293         if (domain == NULL && get_dev_data(dev)->defer_attach) {
2294                 get_dev_data(dev)->defer_attach = false;
2295                 io_domain = iommu_get_domain_for_dev(dev);
2296                 domain = to_pdomain(io_domain);
2297                 attach_device(dev, domain);
2298         }
2299         if (domain == NULL)
2300                 return ERR_PTR(-EBUSY);
2301
2302         if (!dma_ops_domain(domain))
2303                 return ERR_PTR(-EBUSY);
2304
2305         return domain;
2306 }
2307
2308 static void update_device_table(struct protection_domain *domain)
2309 {
2310         struct iommu_dev_data *dev_data;
2311
2312         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
2313                 set_dte_entry(dev_data->devid, domain, dev_data->ats.enabled,
2314                               dev_data->iommu_v2);
2315
2316                 if (dev_data->devid == dev_data->alias)
2317                         continue;
2318
2319                 /* There is an alias, update device table entry for it */
2320                 set_dte_entry(dev_data->alias, domain, dev_data->ats.enabled,
2321                               dev_data->iommu_v2);
2322         }
2323 }
2324
2325 static void update_domain(struct protection_domain *domain)
2326 {
2327         if (!domain->updated)
2328                 return;
2329
2330         update_device_table(domain);
2331
2332         domain_flush_devices(domain);
2333         domain_flush_tlb_pde(domain);
2334
2335         domain->updated = false;
2336 }
2337
2338 static int dir2prot(enum dma_data_direction direction)
2339 {
2340         if (direction == DMA_TO_DEVICE)
2341                 return IOMMU_PROT_IR;
2342         else if (direction == DMA_FROM_DEVICE)
2343                 return IOMMU_PROT_IW;
2344         else if (direction == DMA_BIDIRECTIONAL)
2345                 return IOMMU_PROT_IW | IOMMU_PROT_IR;
2346         else
2347                 return 0;
2348 }
2349
2350 /*
2351  * This function contains common code for mapping of a physically
2352  * contiguous memory region into DMA address space. It is used by all
2353  * mapping functions provided with this IOMMU driver.
2354  * Must be called with the domain lock held.
2355  */
2356 static dma_addr_t __map_single(struct device *dev,
2357                                struct dma_ops_domain *dma_dom,
2358                                phys_addr_t paddr,
2359                                size_t size,
2360                                enum dma_data_direction direction,
2361                                u64 dma_mask)
2362 {
2363         dma_addr_t offset = paddr & ~PAGE_MASK;
2364         dma_addr_t address, start, ret;
2365         unsigned int pages;
2366         int prot = 0;
2367         int i;
2368
2369         pages = iommu_num_pages(paddr, size, PAGE_SIZE);
2370         paddr &= PAGE_MASK;
2371
2372         address = dma_ops_alloc_iova(dev, dma_dom, pages, dma_mask);
2373         if (!address)
2374                 goto out;
2375
2376         prot = dir2prot(direction);
2377
2378         start = address;
2379         for (i = 0; i < pages; ++i) {
2380                 ret = iommu_map_page(&dma_dom->domain, start, paddr,
2381                                      PAGE_SIZE, prot, GFP_ATOMIC);
2382                 if (ret)
2383                         goto out_unmap;
2384
2385                 paddr += PAGE_SIZE;
2386                 start += PAGE_SIZE;
2387         }
2388         address += offset;
2389
2390         domain_flush_np_cache(&dma_dom->domain, address, size);
2391
2392 out:
2393         return address;
2394
2395 out_unmap:
2396
2397         for (--i; i >= 0; --i) {
2398                 start -= PAGE_SIZE;
2399                 iommu_unmap_page(&dma_dom->domain, start, PAGE_SIZE);
2400         }
2401
2402         domain_flush_tlb(&dma_dom->domain);
2403         domain_flush_complete(&dma_dom->domain);
2404
2405         dma_ops_free_iova(dma_dom, address, pages);
2406
2407         return DMA_MAPPING_ERROR;
2408 }
2409
2410 /*
2411  * Does the reverse of the __map_single function. Must be called with
2412  * the domain lock held too
2413  */
2414 static void __unmap_single(struct dma_ops_domain *dma_dom,
2415                            dma_addr_t dma_addr,
2416                            size_t size,
2417                            int dir)
2418 {
2419         dma_addr_t i, start;
2420         unsigned int pages;
2421
2422         pages = iommu_num_pages(dma_addr, size, PAGE_SIZE);
2423         dma_addr &= PAGE_MASK;
2424         start = dma_addr;
2425
2426         for (i = 0; i < pages; ++i) {
2427                 iommu_unmap_page(&dma_dom->domain, start, PAGE_SIZE);
2428                 start += PAGE_SIZE;
2429         }
2430
2431         if (amd_iommu_unmap_flush) {
2432                 domain_flush_tlb(&dma_dom->domain);
2433                 domain_flush_complete(&dma_dom->domain);
2434                 dma_ops_free_iova(dma_dom, dma_addr, pages);
2435         } else {
2436                 pages = __roundup_pow_of_two(pages);
2437                 queue_iova(&dma_dom->iovad, dma_addr >> PAGE_SHIFT, pages, 0);
2438         }
2439 }
2440
2441 /*
2442  * The exported map_single function for dma_ops.
2443  */
2444 static dma_addr_t map_page(struct device *dev, struct page *page,
2445                            unsigned long offset, size_t size,
2446                            enum dma_data_direction dir,
2447                            unsigned long attrs)
2448 {
2449         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + offset;
2450         struct protection_domain *domain;
2451         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2452         u64 dma_mask;
2453
2454         domain = get_domain(dev);
2455         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL)
2456                 return (dma_addr_t)paddr;
2457         else if (IS_ERR(domain))
2458                 return DMA_MAPPING_ERROR;
2459
2460         dma_mask = *dev->dma_mask;
2461         dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2462
2463         return __map_single(dev, dma_dom, paddr, size, dir, dma_mask);
2464 }
2465
2466 /*
2467  * The exported unmap_single function for dma_ops.
2468  */
2469 static void unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
2470                        enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2471 {
2472         struct protection_domain *domain;
2473         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2474
2475         domain = get_domain(dev);
2476         if (IS_ERR(domain))
2477                 return;
2478
2479         dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2480
2481         __unmap_single(dma_dom, dma_addr, size, dir);
2482 }
2483
2484 static int sg_num_pages(struct device *dev,
2485                         struct scatterlist *sglist,
2486                         int nelems)
2487 {
2488         unsigned long mask, boundary_size;
2489         struct scatterlist *s;
2490         int i, npages = 0;
2491
2492         mask          = dma_get_seg_boundary(dev);
2493         boundary_size = mask + 1 ? ALIGN(mask + 1, PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT :
2494                                    1UL << (BITS_PER_LONG - PAGE_SHIFT);
2495
2496         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2497                 int p, n;
2498
2499                 s->dma_address = npages << PAGE_SHIFT;
2500                 p = npages % boundary_size;
2501                 n = iommu_num_pages(sg_phys(s), s->length, PAGE_SIZE);
2502                 if (p + n > boundary_size)
2503                         npages += boundary_size - p;
2504                 npages += n;
2505         }
2506
2507         return npages;
2508 }
2509
2510 /*
2511  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
2512  * lists).
2513  */
2514 static int map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
2515                   int nelems, enum dma_data_direction direction,
2516                   unsigned long attrs)
2517 {
2518         int mapped_pages = 0, npages = 0, prot = 0, i;
2519         struct protection_domain *domain;
2520         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2521         struct scatterlist *s;
2522         unsigned long address;
2523         u64 dma_mask;
2524         int ret;
2525
2526         domain = get_domain(dev);
2527         if (IS_ERR(domain))
2528                 return 0;
2529
2530         dma_dom  = to_dma_ops_domain(domain);
2531         dma_mask = *dev->dma_mask;
2532
2533         npages = sg_num_pages(dev, sglist, nelems);
2534
2535         address = dma_ops_alloc_iova(dev, dma_dom, npages, dma_mask);
2536         if (!address)
2537                 goto out_err;
2538
2539         prot = dir2prot(direction);
2540
2541         /* Map all sg entries */
2542         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2543                 int j, pages = iommu_num_pages(sg_phys(s), s->length, PAGE_SIZE);
2544
2545                 for (j = 0; j < pages; ++j) {
2546                         unsigned long bus_addr, phys_addr;
2547
2548                         bus_addr  = address + s->dma_address + (j << PAGE_SHIFT);
2549                         phys_addr = (sg_phys(s) & PAGE_MASK) + (j << PAGE_SHIFT);
2550                         ret = iommu_map_page(domain, bus_addr, phys_addr, PAGE_SIZE, prot, GFP_ATOMIC);
2551                         if (ret)
2552                                 goto out_unmap;
2553
2554                         mapped_pages += 1;
2555                 }
2556         }
2557
2558         /* Everything is mapped - write the right values into s->dma_address */
2559         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2560                 /*
2561                  * Add in the remaining piece of the scatter-gather offset that
2562                  * was masked out when we were determining the physical address
2563                  * via (sg_phys(s) & PAGE_MASK) earlier.
2564                  */
2565                 s->dma_address += address + (s->offset & ~PAGE_MASK);
2566                 s->dma_length   = s->length;
2567         }
2568
2569         if (s)
2570                 domain_flush_np_cache(domain, s->dma_address, s->dma_length);
2571
2572         return nelems;
2573
2574 out_unmap:
2575         dev_err(dev, "IOMMU mapping error in map_sg (io-pages: %d reason: %d)\n",
2576                 npages, ret);
2577
2578         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2579                 int j, pages = iommu_num_pages(sg_phys(s), s->length, PAGE_SIZE);
2580
2581                 for (j = 0; j < pages; ++j) {
2582                         unsigned long bus_addr;
2583
2584                         bus_addr  = address + s->dma_address + (j << PAGE_SHIFT);
2585                         iommu_unmap_page(domain, bus_addr, PAGE_SIZE);
2586
2587                         if (--mapped_pages == 0)
2588                                 goto out_free_iova;
2589                 }
2590         }
2591
2592 out_free_iova:
2593         free_iova_fast(&dma_dom->iovad, address >> PAGE_SHIFT, npages);
2594
2595 out_err:
2596         return 0;
2597 }
2598
2599 /*
2600  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
2601  * lists).
2602  */
2603 static void unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
2604                      int nelems, enum dma_data_direction dir,
2605                      unsigned long attrs)
2606 {
2607         struct protection_domain *domain;
2608         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2609         unsigned long startaddr;
2610         int npages;
2611
2612         domain = get_domain(dev);
2613         if (IS_ERR(domain))
2614                 return;
2615
2616         startaddr = sg_dma_address(sglist) & PAGE_MASK;
2617         dma_dom   = to_dma_ops_domain(domain);
2618         npages    = sg_num_pages(dev, sglist, nelems);
2619
2620         __unmap_single(dma_dom, startaddr, npages << PAGE_SHIFT, dir);
2621 }
2622
2623 /*
2624  * The exported alloc_coherent function for dma_ops.
2625  */
2626 static void *alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
2627                             dma_addr_t *dma_addr, gfp_t flag,
2628                             unsigned long attrs)
2629 {
2630         u64 dma_mask = dev->coherent_dma_mask;
2631         struct protection_domain *domain;
2632         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2633         struct page *page;
2634
2635         domain = get_domain(dev);
2636         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL) {
2637                 page = alloc_pages(flag, get_order(size));
2638                 *dma_addr = page_to_phys(page);
2639                 return page_address(page);
2640         } else if (IS_ERR(domain))
2641                 return NULL;
2642
2643         dma_dom   = to_dma_ops_domain(domain);
2644         size      = PAGE_ALIGN(size);
2645         dma_mask  = dev->coherent_dma_mask;
2646         flag     &= ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM | __GFP_DMA32);
2647         flag     |= __GFP_ZERO;
2648
2649         page = alloc_pages(flag | __GFP_NOWARN,  get_order(size));
2650         if (!page) {
2651                 if (!gfpflags_allow_blocking(flag))
2652                         return NULL;
2653
2654                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, size >> PAGE_SHIFT,
2655                                         get_order(size), flag & __GFP_NOWARN);
2656                 if (!page)
2657                         return NULL;
2658         }
2659
2660         if (!dma_mask)
2661                 dma_mask = *dev->dma_mask;
2662
2663         *dma_addr = __map_single(dev, dma_dom, page_to_phys(page),
2664                                  size, DMA_BIDIRECTIONAL, dma_mask);
2665
2666         if (*dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
2667                 goto out_free;
2668
2669         return page_address(page);
2670
2671 out_free:
2672
2673         if (!dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT))
2674                 __free_pages(page, get_order(size));
2675
2676         return NULL;
2677 }
2678
2679 /*
2680  * The exported free_coherent function for dma_ops.
2681  */
2682 static void free_coherent(struct device *dev, size_t size,
2683                           void *virt_addr, dma_addr_t dma_addr,
2684                           unsigned long attrs)
2685 {
2686         struct protection_domain *domain;
2687         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2688         struct page *page;
2689
2690         page = virt_to_page(virt_addr);
2691         size = PAGE_ALIGN(size);
2692
2693         domain = get_domain(dev);
2694         if (IS_ERR(domain))
2695                 goto free_mem;
2696
2697         dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2698
2699         __unmap_single(dma_dom, dma_addr, size, DMA_BIDIRECTIONAL);
2700
2701 free_mem:
2702         if (!dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT))
2703                 __free_pages(page, get_order(size));
2704 }
2705
2706 /*
2707  * This function is called by the DMA layer to find out if we can handle a
2708  * particular device. It is part of the dma_ops.
2709  */
2710 static int amd_iommu_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
2711 {
2712         if (!dma_direct_supported(dev, mask))
2713                 return 0;
2714         return check_device(dev);
2715 }
2716
2717 static const struct dma_map_ops amd_iommu_dma_ops = {
2718         .alloc          = alloc_coherent,
2719         .free           = free_coherent,
2720         .map_page       = map_page,
2721         .unmap_page     = unmap_page,
2722         .map_sg         = map_sg,
2723         .unmap_sg       = unmap_sg,
2724         .dma_supported  = amd_iommu_dma_supported,
2725 };
2726
2727 static int init_reserved_iova_ranges(void)
2728 {
2729         struct pci_dev *pdev = NULL;
2730         struct iova *val;
2731
2732         init_iova_domain(&reserved_iova_ranges, PAGE_SIZE, IOVA_START_PFN);
2733
2734         lockdep_set_class(&reserved_iova_ranges.iova_rbtree_lock,
2735                           &reserved_rbtree_key);
2736
2737         /* MSI memory range */
2738         val = reserve_iova(&reserved_iova_ranges,
2739                            IOVA_PFN(MSI_RANGE_START), IOVA_PFN(MSI_RANGE_END));
2740         if (!val) {
2741                 pr_err("Reserving MSI range failed\n");
2742                 return -ENOMEM;
2743         }
2744
2745         /* HT memory range */
2746         val = reserve_iova(&reserved_iova_ranges,
2747                            IOVA_PFN(HT_RANGE_START), IOVA_PFN(HT_RANGE_END));
2748         if (!val) {
2749                 pr_err("Reserving HT range failed\n");
2750                 return -ENOMEM;
2751         }
2752
2753         /*
2754          * Memory used for PCI resources
2755          * FIXME: Check whether we can reserve the PCI-hole completly
2756          */
2757         for_each_pci_dev(pdev) {
2758                 int i;
2759
2760                 for (i = 0; i < PCI_NUM_RESOURCES; ++i) {
2761                         struct resource *r = &pdev->resource[i];
2762
2763                         if (!(r->flags & IORESOURCE_MEM))
2764                                 continue;
2765
2766                         val = reserve_iova(&reserved_iova_ranges,
2767                                            IOVA_PFN(r->start),
2768                                            IOVA_PFN(r->end));
2769                         if (!val) {
2770                                 pci_err(pdev, "Reserve pci-resource range %pR failed\n", r);
2771                                 return -ENOMEM;
2772                         }
2773                 }
2774         }
2775
2776         return 0;
2777 }
2778
2779 int __init amd_iommu_init_api(void)
2780 {
2781         int ret, err = 0;
2782
2783         ret = iova_cache_get();
2784         if (ret)
2785                 return ret;
2786
2787         ret = init_reserved_iova_ranges();
2788         if (ret)
2789                 return ret;
2790
2791         err = bus_set_iommu(&pci_bus_type, &amd_iommu_ops);
2792         if (err)
2793                 return err;
2794 #ifdef CONFIG_ARM_AMBA
2795         err = bus_set_iommu(&amba_bustype, &amd_iommu_ops);
2796         if (err)
2797                 return err;
2798 #endif
2799         err = bus_set_iommu(&platform_bus_type, &amd_iommu_ops);
2800         if (err)
2801                 return err;
2802
2803         return 0;
2804 }
2805
2806 int __init amd_iommu_init_dma_ops(void)
2807 {
2808         swiotlb        = (iommu_pass_through || sme_me_mask) ? 1 : 0;
2809         iommu_detected = 1;
2810
2811         if (amd_iommu_unmap_flush)
2812                 pr_info("IO/TLB flush on unmap enabled\n");
2813         else
2814                 pr_info("Lazy IO/TLB flushing enabled\n");
2815
2816         return 0;
2817
2818 }
2819
2820 /*****************************************************************************
2821  *
2822  * The following functions belong to the exported interface of AMD IOMMU
2823  *
2824  * This interface allows access to lower level functions of the IOMMU
2825  * like protection domain handling and assignement of devices to domains
2826  * which is not possible with the dma_ops interface.
2827  *
2828  *****************************************************************************/
2829
2830 static void cleanup_domain(struct protection_domain *domain)
2831 {
2832         struct iommu_dev_data *entry;
2833         unsigned long flags;
2834
2835         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2836
2837         while (!list_empty(&domain->dev_list)) {
2838                 entry = list_first_entry(&domain->dev_list,
2839                                          struct iommu_dev_data, list);
2840                 BUG_ON(!entry->domain);
2841                 __detach_device(entry);
2842         }
2843
2844         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2845 }
2846
2847 static void protection_domain_free(struct protection_domain *domain)
2848 {
2849         if (!domain)
2850                 return;
2851
2852         if (domain->id)
2853                 domain_id_free(domain->id);
2854
2855         kfree(domain);
2856 }
2857
2858 static int protection_domain_init(struct protection_domain *domain)
2859 {
2860         spin_lock_init(&domain->lock);
2861         mutex_init(&domain->api_lock);
2862         domain->id = domain_id_alloc();
2863         if (!domain->id)
2864                 return -ENOMEM;
2865         INIT_LIST_HEAD(&domain->dev_list);
2866
2867         return 0;
2868 }
2869
2870 static struct protection_domain *protection_domain_alloc(void)
2871 {
2872         struct protection_domain *domain;
2873
2874         domain = kzalloc(sizeof(*domain), GFP_KERNEL);
2875         if (!domain)
2876                 return NULL;
2877
2878         if (protection_domain_init(domain))
2879                 goto out_err;
2880
2881         return domain;
2882
2883 out_err:
2884         kfree(domain);
2885
2886         return NULL;
2887 }
2888
2889 static struct iommu_domain *amd_iommu_domain_alloc(unsigned type)
2890 {
2891         struct protection_domain *pdomain;
2892         struct dma_ops_domain *dma_domain;
2893
2894         switch (type) {
2895         case IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED:
2896                 pdomain = protection_domain_alloc();
2897                 if (!pdomain)
2898                         return NULL;
2899
2900                 pdomain->mode    = PAGE_MODE_3_LEVEL;
2901                 pdomain->pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
2902                 if (!pdomain->pt_root) {
2903                         protection_domain_free(pdomain);
2904                         return NULL;
2905                 }
2906
2907                 pdomain->domain.geometry.aperture_start = 0;
2908                 pdomain->domain.geometry.aperture_end   = ~0ULL;
2909                 pdomain->domain.geometry.force_aperture = true;
2910
2911                 break;
2912         case IOMMU_DOMAIN_DMA:
2913                 dma_domain = dma_ops_domain_alloc();
2914                 if (!dma_domain) {
2915                         pr_err("Failed to allocate\n");
2916                         return NULL;
2917                 }
2918                 pdomain = &dma_domain->domain;
2919                 break;
2920         case IOMMU_DOMAIN_IDENTITY:
2921                 pdomain = protection_domain_alloc();
2922                 if (!pdomain)
2923                         return NULL;
2924
2925                 pdomain->mode = PAGE_MODE_NONE;
2926                 break;
2927         default:
2928                 return NULL;
2929         }
2930
2931         return &pdomain->domain;
2932 }
2933
2934 static void amd_iommu_domain_free(struct iommu_domain *dom)
2935 {
2936         struct protection_domain *domain;
2937         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2938
2939         domain = to_pdomain(dom);
2940
2941         if (domain->dev_cnt > 0)
2942                 cleanup_domain(domain);
2943
2944         BUG_ON(domain->dev_cnt != 0);
2945
2946         if (!dom)
2947                 return;
2948
2949         switch (dom->type) {
2950         case IOMMU_DOMAIN_DMA:
2951                 /* Now release the domain */
2952                 dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2953                 dma_ops_domain_free(dma_dom);
2954                 break;
2955         default:
2956                 if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
2957                         free_pagetable(domain);
2958
2959                 if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
2960                         free_gcr3_table(domain);
2961
2962                 protection_domain_free(domain);
2963                 break;
2964         }
2965 }
2966
2967 static void amd_iommu_detach_device(struct iommu_domain *dom,
2968                                     struct device *dev)
2969 {
2970         struct iommu_dev_data *dev_data = dev->archdata.iommu;
2971         struct amd_iommu *iommu;
2972         int devid;
2973
2974         if (!check_device(dev))
2975                 return;
2976
2977         devid = get_device_id(dev);
2978         if (devid < 0)
2979                 return;
2980
2981         if (dev_data->domain != NULL)
2982                 detach_device(dev);
2983
2984         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2985         if (!iommu)
2986                 return;
2987
2988 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
2989         if (AMD_IOMMU_GUEST_IR_VAPIC(amd_iommu_guest_ir) &&
2990             (dom->type == IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED))
2991                 dev_data->use_vapic = 0;
2992 #endif
2993
2994         iommu_completion_wait(iommu);
2995 }
2996
2997 static int amd_iommu_attach_device(struct iommu_domain *dom,
2998                                    struct device *dev)
2999 {
3000         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3001         struct iommu_dev_data *dev_data;
3002         struct amd_iommu *iommu;
3003         int ret;
3004
3005         if (!check_device(dev))
3006                 return -EINVAL;
3007
3008         dev_data = dev->archdata.iommu;
3009
3010         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
3011         if (!iommu)
3012                 return -EINVAL;
3013
3014         if (dev_data->domain)
3015                 detach_device(dev);
3016
3017         ret = attach_device(dev, domain);
3018
3019 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
3020         if (AMD_IOMMU_GUEST_IR_VAPIC(amd_iommu_guest_ir)) {
3021                 if (dom->type == IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED)
3022                         dev_data->use_vapic = 1;
3023                 else
3024                         dev_data->use_vapic = 0;
3025         }
3026 #endif
3027
3028         iommu_completion_wait(iommu);
3029
3030         return ret;
3031 }
3032
3033 static int amd_iommu_map(struct iommu_domain *dom, unsigned long iova,
3034                          phys_addr_t paddr, size_t page_size, int iommu_prot)
3035 {
3036         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3037         int prot = 0;
3038         int ret;
3039
3040         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3041                 return -EINVAL;
3042
3043         if (iommu_prot & IOMMU_READ)
3044                 prot |= IOMMU_PROT_IR;
3045         if (iommu_prot & IOMMU_WRITE)
3046                 prot |= IOMMU_PROT_IW;
3047
3048         mutex_lock(&domain->api_lock);
3049         ret = iommu_map_page(domain, iova, paddr, page_size, prot, GFP_KERNEL);
3050         mutex_unlock(&domain->api_lock);
3051
3052         domain_flush_np_cache(domain, iova, page_size);
3053
3054         return ret;
3055 }
3056
3057 static size_t amd_iommu_unmap(struct iommu_domain *dom, unsigned long iova,
3058                            size_t page_size)
3059 {
3060         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3061         size_t unmap_size;
3062
3063         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3064                 return 0;
3065
3066         mutex_lock(&domain->api_lock);
3067         unmap_size = iommu_unmap_page(domain, iova, page_size);
3068         mutex_unlock(&domain->api_lock);
3069
3070         return unmap_size;
3071 }
3072
3073 static phys_addr_t amd_iommu_iova_to_phys(struct iommu_domain *dom,
3074                                           dma_addr_t iova)
3075 {
3076         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3077         unsigned long offset_mask, pte_pgsize;
3078         u64 *pte, __pte;
3079
3080         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3081                 return iova;
3082
3083         pte = fetch_pte(domain, iova, &pte_pgsize);
3084
3085         if (!pte || !IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
3086                 return 0;
3087
3088         offset_mask = pte_pgsize - 1;
3089         __pte       = __sme_clr(*pte & PM_ADDR_MASK);
3090
3091         return (__pte & ~offset_mask) | (iova & offset_mask);
3092 }
3093
3094 static bool amd_iommu_capable(enum iommu_cap cap)
3095 {
3096         switch (cap) {
3097         case IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY:
3098                 return true;
3099         case IOMMU_CAP_INTR_REMAP:
3100                 return (irq_remapping_enabled == 1);
3101         case IOMMU_CAP_NOEXEC:
3102                 return false;
3103         default:
3104                 break;
3105         }
3106
3107         return false;
3108 }
3109
3110 static void amd_iommu_get_resv_regions(struct device *dev,
3111                                        struct list_head *head)
3112 {
3113         struct iommu_resv_region *region;
3114         struct unity_map_entry *entry;
3115         int devid;
3116
3117         devid = get_device_id(dev);
3118         if (devid < 0)
3119                 return;
3120
3121         list_for_each_entry(entry, &amd_iommu_unity_map, list) {
3122                 int type, prot = 0;
3123                 size_t length;
3124
3125                 if (devid < entry->devid_start || devid > entry->devid_end)
3126                         continue;
3127
3128                 type   = IOMMU_RESV_DIRECT;
3129                 length = entry->address_end - entry->address_start;
3130                 if (entry->prot & IOMMU_PROT_IR)
3131                         prot |= IOMMU_READ;
3132                 if (entry->prot & IOMMU_PROT_IW)
3133                         prot |= IOMMU_WRITE;
3134                 if (entry->prot & IOMMU_UNITY_MAP_FLAG_EXCL_RANGE)
3135                         /* Exclusion range */
3136                         type = IOMMU_RESV_RESERVED;
3137
3138                 region = iommu_alloc_resv_region(entry->address_start,
3139                                                  length, prot, type);
3140                 if (!region) {
3141                         dev_err(dev, "Out of memory allocating dm-regions\n");
3142                         return;
3143                 }
3144                 list_add_tail(&region->list, head);
3145         }
3146
3147         region = iommu_alloc_resv_region(MSI_RANGE_START,
3148                                          MSI_RANGE_END - MSI_RANGE_START + 1,
3149                                          0, IOMMU_RESV_MSI);
3150         if (!region)
3151                 return;
3152         list_add_tail(&region->list, head);
3153
3154         region = iommu_alloc_resv_region(HT_RANGE_START,
3155                                          HT_RANGE_END - HT_RANGE_START + 1,
3156                                          0, IOMMU_RESV_RESERVED);
3157         if (!region)
3158                 return;
3159         list_add_tail(&region->list, head);
3160 }
3161
3162 static void amd_iommu_put_resv_regions(struct device *dev,
3163                                      struct list_head *head)
3164 {
3165         struct iommu_resv_region *entry, *next;
3166
3167         list_for_each_entry_safe(entry, next, head, list)
3168                 kfree(entry);
3169 }
3170
3171 static void amd_iommu_apply_resv_region(struct device *dev,
3172                                       struct iommu_domain *domain,
3173                                       struct iommu_resv_region *region)
3174 {
3175         struct dma_ops_domain *dma_dom = to_dma_ops_domain(to_pdomain(domain));
3176         unsigned long start, end;
3177
3178         start = IOVA_PFN(region->start);
3179         end   = IOVA_PFN(region->start + region->length - 1);
3180
3181         WARN_ON_ONCE(reserve_iova(&dma_dom->iovad, start, end) == NULL);
3182 }
3183
3184 static bool amd_iommu_is_attach_deferred(struct iommu_domain *domain,
3185                                          struct device *dev)
3186 {
3187         struct iommu_dev_data *dev_data = dev->archdata.iommu;
3188         return dev_data->defer_attach;
3189 }
3190
3191 static void amd_iommu_flush_iotlb_all(struct iommu_domain *domain)
3192 {
3193         struct protection_domain *dom = to_pdomain(domain);
3194
3195         domain_flush_tlb_pde(dom);
3196         domain_flush_complete(dom);
3197 }
3198
3199 static void amd_iommu_iotlb_range_add(struct iommu_domain *domain,
3200                                       unsigned long iova, size_t size)
3201 {
3202 }
3203
3204 const struct iommu_ops amd_iommu_ops = {
3205         .capable = amd_iommu_capable,
3206         .domain_alloc = amd_iommu_domain_alloc,
3207         .domain_free  = amd_iommu_domain_free,
3208         .attach_dev = amd_iommu_attach_device,
3209         .detach_dev = amd_iommu_detach_device,
3210         .map = amd_iommu_map,
3211         .unmap = amd_iommu_unmap,
3212         .iova_to_phys = amd_iommu_iova_to_phys,
3213         .add_device = amd_iommu_add_device,
3214         .remove_device = amd_iommu_remove_device,
3215         .device_group = amd_iommu_device_group,
3216         .get_resv_regions = amd_iommu_get_resv_regions,
3217         .put_resv_regions = amd_iommu_put_resv_regions,
3218         .apply_resv_region = amd_iommu_apply_resv_region,
3219         .is_attach_deferred = amd_iommu_is_attach_deferred,
3220         .pgsize_bitmap  = AMD_IOMMU_PGSIZES,
3221         .flush_iotlb_all = amd_iommu_flush_iotlb_all,
3222         .iotlb_range_add = amd_iommu_iotlb_range_add,
3223         .iotlb_sync = amd_iommu_flush_iotlb_all,
3224 };
3225
3226 /*****************************************************************************
3227  *
3228  * The next functions do a basic initialization of IOMMU for pass through
3229  * mode
3230  *
3231  * In passthrough mode the IOMMU is initialized and enabled but not used for
3232  * DMA-API translation.
3233  *
3234  *****************************************************************************/
3235
3236 /* IOMMUv2 specific functions */
3237 int amd_iommu_register_ppr_notifier(struct notifier_block *nb)
3238 {
3239         return atomic_notifier_chain_register(&ppr_notifier, nb);
3240 }
3241 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_register_ppr_notifier);
3242
3243 int amd_iommu_unregister_ppr_notifier(struct notifier_block *nb)
3244 {
3245         return atomic_notifier_chain_unregister(&ppr_notifier, nb);
3246 }
3247 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_unregister_ppr_notifier);
3248
3249 void amd_iommu_domain_direct_map(struct iommu_domain *dom)
3250 {
3251         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3252         unsigned long flags;
3253
3254         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3255
3256         /* Update data structure */
3257         domain->mode    = PAGE_MODE_NONE;
3258         domain->updated = true;
3259
3260         /* Make changes visible to IOMMUs */
3261         update_domain(domain);
3262
3263         /* Page-table is not visible to IOMMU anymore, so free it */
3264         free_pagetable(domain);
3265
3266         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3267 }
3268 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_direct_map);
3269
3270 int amd_iommu_domain_enable_v2(struct iommu_domain *dom, int pasids)
3271 {
3272         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3273         unsigned long flags;
3274         int levels, ret;
3275
3276         if (pasids <= 0 || pasids > (PASID_MASK + 1))
3277                 return -EINVAL;
3278
3279         /* Number of GCR3 table levels required */
3280         for (levels = 0; (pasids - 1) & ~0x1ff; pasids >>= 9)
3281                 levels += 1;
3282
3283         if (levels > amd_iommu_max_glx_val)
3284                 return -EINVAL;
3285
3286         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3287
3288         /*
3289          * Save us all sanity checks whether devices already in the
3290          * domain support IOMMUv2. Just force that the domain has no
3291          * devices attached when it is switched into IOMMUv2 mode.
3292          */
3293         ret = -EBUSY;
3294         if (domain->dev_cnt > 0 || domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
3295                 goto out;
3296
3297         ret = -ENOMEM;
3298         domain->gcr3_tbl = (void *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
3299         if (domain->gcr3_tbl == NULL)
3300                 goto out;
3301
3302         domain->glx      = levels;
3303         domain->flags   |= PD_IOMMUV2_MASK;
3304         domain->updated  = true;
3305
3306         update_domain(domain);
3307
3308         ret = 0;
3309
3310 out:
3311         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3312
3313         return ret;
3314 }
3315 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_enable_v2);
3316
3317 static int __flush_pasid(struct protection_domain *domain, int pasid,
3318                          u64 address, bool size)
3319 {
3320         struct iommu_dev_data *dev_data;
3321         struct iommu_cmd cmd;
3322         int i, ret;
3323
3324         if (!(domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK))
3325                 return -EINVAL;
3326
3327         build_inv_iommu_pasid(&cmd, domain->id, pasid, address, size);
3328
3329         /*
3330          * IOMMU TLB needs to be flushed before Device TLB to
3331          * prevent device TLB refill from IOMMU TLB
3332          */
3333         for (i = 0; i < amd_iommu_get_num_iommus(); ++i) {
3334                 if (domain->dev_iommu[i] == 0)
3335                         continue;
3336
3337                 ret = iommu_queue_command(amd_iommus[i], &cmd);
3338                 if (ret != 0)
3339                         goto out;
3340         }
3341
3342         /* Wait until IOMMU TLB flushes are complete */
3343         domain_flush_complete(domain);
3344
3345         /* Now flush device TLBs */
3346         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
3347                 struct amd_iommu *iommu;
3348                 int qdep;
3349
3350                 /*
3351                    There might be non-IOMMUv2 capable devices in an IOMMUv2
3352                  * domain.
3353                  */
3354                 if (!dev_data->ats.enabled)
3355                         continue;
3356
3357                 qdep  = dev_data->ats.qdep;
3358                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
3359
3360                 build_inv_iotlb_pasid(&cmd, dev_data->devid, pasid,
3361                                       qdep, address, size);
3362
3363                 ret = iommu_queue_command(iommu, &cmd);
3364                 if (ret != 0)
3365                         goto out;
3366         }
3367
3368         /* Wait until all device TLBs are flushed */
3369         domain_flush_complete(domain);
3370