Merge tag 'staging-4.1-rc4' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/gregkh...
[sfrench/cifs-2.6.git] / drivers / iommu / amd_iommu.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2007-2010 Advanced Micro Devices, Inc.
3  * Author: Joerg Roedel <jroedel@suse.de>
4  *         Leo Duran <leo.duran@amd.com>
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
7  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published
8  * by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13  * GNU General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
16  * along with this program; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
18  */
19
20 #include <linux/ratelimit.h>
21 #include <linux/pci.h>
22 #include <linux/pci-ats.h>
23 #include <linux/bitmap.h>
24 #include <linux/slab.h>
25 #include <linux/debugfs.h>
26 #include <linux/scatterlist.h>
27 #include <linux/dma-mapping.h>
28 #include <linux/iommu-helper.h>
29 #include <linux/iommu.h>
30 #include <linux/delay.h>
31 #include <linux/amd-iommu.h>
32 #include <linux/notifier.h>
33 #include <linux/export.h>
34 #include <linux/irq.h>
35 #include <linux/msi.h>
36 #include <linux/dma-contiguous.h>
37 #include <asm/irq_remapping.h>
38 #include <asm/io_apic.h>
39 #include <asm/apic.h>
40 #include <asm/hw_irq.h>
41 #include <asm/msidef.h>
42 #include <asm/proto.h>
43 #include <asm/iommu.h>
44 #include <asm/gart.h>
45 #include <asm/dma.h>
46
47 #include "amd_iommu_proto.h"
48 #include "amd_iommu_types.h"
49 #include "irq_remapping.h"
50
51 #define CMD_SET_TYPE(cmd, t) ((cmd)->data[1] |= ((t) << 28))
52
53 #define LOOP_TIMEOUT    100000
54
55 /*
56  * This bitmap is used to advertise the page sizes our hardware support
57  * to the IOMMU core, which will then use this information to split
58  * physically contiguous memory regions it is mapping into page sizes
59  * that we support.
60  *
61  * 512GB Pages are not supported due to a hardware bug
62  */
63 #define AMD_IOMMU_PGSIZES       ((~0xFFFUL) & ~(2ULL << 38))
64
65 static DEFINE_RWLOCK(amd_iommu_devtable_lock);
66
67 /* A list of preallocated protection domains */
68 static LIST_HEAD(iommu_pd_list);
69 static DEFINE_SPINLOCK(iommu_pd_list_lock);
70
71 /* List of all available dev_data structures */
72 static LIST_HEAD(dev_data_list);
73 static DEFINE_SPINLOCK(dev_data_list_lock);
74
75 LIST_HEAD(ioapic_map);
76 LIST_HEAD(hpet_map);
77
78 /*
79  * Domain for untranslated devices - only allocated
80  * if iommu=pt passed on kernel cmd line.
81  */
82 static struct protection_domain *pt_domain;
83
84 static const struct iommu_ops amd_iommu_ops;
85
86 static ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(ppr_notifier);
87 int amd_iommu_max_glx_val = -1;
88
89 static struct dma_map_ops amd_iommu_dma_ops;
90
91 /*
92  * This struct contains device specific data for the IOMMU
93  */
94 struct iommu_dev_data {
95         struct list_head list;            /* For domain->dev_list */
96         struct list_head dev_data_list;   /* For global dev_data_list */
97         struct list_head alias_list;      /* Link alias-groups together */
98         struct iommu_dev_data *alias_data;/* The alias dev_data */
99         struct protection_domain *domain; /* Domain the device is bound to */
100         u16 devid;                        /* PCI Device ID */
101         bool iommu_v2;                    /* Device can make use of IOMMUv2 */
102         bool passthrough;                 /* Default for device is pt_domain */
103         struct {
104                 bool enabled;
105                 int qdep;
106         } ats;                            /* ATS state */
107         bool pri_tlp;                     /* PASID TLB required for
108                                              PPR completions */
109         u32 errata;                       /* Bitmap for errata to apply */
110 };
111
112 /*
113  * general struct to manage commands send to an IOMMU
114  */
115 struct iommu_cmd {
116         u32 data[4];
117 };
118
119 struct kmem_cache *amd_iommu_irq_cache;
120
121 static void update_domain(struct protection_domain *domain);
122 static int __init alloc_passthrough_domain(void);
123
124 /****************************************************************************
125  *
126  * Helper functions
127  *
128  ****************************************************************************/
129
130 static struct protection_domain *to_pdomain(struct iommu_domain *dom)
131 {
132         return container_of(dom, struct protection_domain, domain);
133 }
134
135 static struct iommu_dev_data *alloc_dev_data(u16 devid)
136 {
137         struct iommu_dev_data *dev_data;
138         unsigned long flags;
139
140         dev_data = kzalloc(sizeof(*dev_data), GFP_KERNEL);
141         if (!dev_data)
142                 return NULL;
143
144         INIT_LIST_HEAD(&dev_data->alias_list);
145
146         dev_data->devid = devid;
147
148         spin_lock_irqsave(&dev_data_list_lock, flags);
149         list_add_tail(&dev_data->dev_data_list, &dev_data_list);
150         spin_unlock_irqrestore(&dev_data_list_lock, flags);
151
152         return dev_data;
153 }
154
155 static void free_dev_data(struct iommu_dev_data *dev_data)
156 {
157         unsigned long flags;
158
159         spin_lock_irqsave(&dev_data_list_lock, flags);
160         list_del(&dev_data->dev_data_list);
161         spin_unlock_irqrestore(&dev_data_list_lock, flags);
162
163         kfree(dev_data);
164 }
165
166 static struct iommu_dev_data *search_dev_data(u16 devid)
167 {
168         struct iommu_dev_data *dev_data;
169         unsigned long flags;
170
171         spin_lock_irqsave(&dev_data_list_lock, flags);
172         list_for_each_entry(dev_data, &dev_data_list, dev_data_list) {
173                 if (dev_data->devid == devid)
174                         goto out_unlock;
175         }
176
177         dev_data = NULL;
178
179 out_unlock:
180         spin_unlock_irqrestore(&dev_data_list_lock, flags);
181
182         return dev_data;
183 }
184
185 static struct iommu_dev_data *find_dev_data(u16 devid)
186 {
187         struct iommu_dev_data *dev_data;
188
189         dev_data = search_dev_data(devid);
190
191         if (dev_data == NULL)
192                 dev_data = alloc_dev_data(devid);
193
194         return dev_data;
195 }
196
197 static inline u16 get_device_id(struct device *dev)
198 {
199         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
200
201         return PCI_DEVID(pdev->bus->number, pdev->devfn);
202 }
203
204 static struct iommu_dev_data *get_dev_data(struct device *dev)
205 {
206         return dev->archdata.iommu;
207 }
208
209 static bool pci_iommuv2_capable(struct pci_dev *pdev)
210 {
211         static const int caps[] = {
212                 PCI_EXT_CAP_ID_ATS,
213                 PCI_EXT_CAP_ID_PRI,
214                 PCI_EXT_CAP_ID_PASID,
215         };
216         int i, pos;
217
218         for (i = 0; i < 3; ++i) {
219                 pos = pci_find_ext_capability(pdev, caps[i]);
220                 if (pos == 0)
221                         return false;
222         }
223
224         return true;
225 }
226
227 static bool pdev_pri_erratum(struct pci_dev *pdev, u32 erratum)
228 {
229         struct iommu_dev_data *dev_data;
230
231         dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
232
233         return dev_data->errata & (1 << erratum) ? true : false;
234 }
235
236 /*
237  * In this function the list of preallocated protection domains is traversed to
238  * find the domain for a specific device
239  */
240 static struct dma_ops_domain *find_protection_domain(u16 devid)
241 {
242         struct dma_ops_domain *entry, *ret = NULL;
243         unsigned long flags;
244         u16 alias = amd_iommu_alias_table[devid];
245
246         if (list_empty(&iommu_pd_list))
247                 return NULL;
248
249         spin_lock_irqsave(&iommu_pd_list_lock, flags);
250
251         list_for_each_entry(entry, &iommu_pd_list, list) {
252                 if (entry->target_dev == devid ||
253                     entry->target_dev == alias) {
254                         ret = entry;
255                         break;
256                 }
257         }
258
259         spin_unlock_irqrestore(&iommu_pd_list_lock, flags);
260
261         return ret;
262 }
263
264 /*
265  * This function checks if the driver got a valid device from the caller to
266  * avoid dereferencing invalid pointers.
267  */
268 static bool check_device(struct device *dev)
269 {
270         u16 devid;
271
272         if (!dev || !dev->dma_mask)
273                 return false;
274
275         /* No PCI device */
276         if (!dev_is_pci(dev))
277                 return false;
278
279         devid = get_device_id(dev);
280
281         /* Out of our scope? */
282         if (devid > amd_iommu_last_bdf)
283                 return false;
284
285         if (amd_iommu_rlookup_table[devid] == NULL)
286                 return false;
287
288         return true;
289 }
290
291 static void init_iommu_group(struct device *dev)
292 {
293         struct iommu_group *group;
294
295         group = iommu_group_get_for_dev(dev);
296         if (!IS_ERR(group))
297                 iommu_group_put(group);
298 }
299
300 static int __last_alias(struct pci_dev *pdev, u16 alias, void *data)
301 {
302         *(u16 *)data = alias;
303         return 0;
304 }
305
306 static u16 get_alias(struct device *dev)
307 {
308         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
309         u16 devid, ivrs_alias, pci_alias;
310
311         devid = get_device_id(dev);
312         ivrs_alias = amd_iommu_alias_table[devid];
313         pci_for_each_dma_alias(pdev, __last_alias, &pci_alias);
314
315         if (ivrs_alias == pci_alias)
316                 return ivrs_alias;
317
318         /*
319          * DMA alias showdown
320          *
321          * The IVRS is fairly reliable in telling us about aliases, but it
322          * can't know about every screwy device.  If we don't have an IVRS
323          * reported alias, use the PCI reported alias.  In that case we may
324          * still need to initialize the rlookup and dev_table entries if the
325          * alias is to a non-existent device.
326          */
327         if (ivrs_alias == devid) {
328                 if (!amd_iommu_rlookup_table[pci_alias]) {
329                         amd_iommu_rlookup_table[pci_alias] =
330                                 amd_iommu_rlookup_table[devid];
331                         memcpy(amd_iommu_dev_table[pci_alias].data,
332                                amd_iommu_dev_table[devid].data,
333                                sizeof(amd_iommu_dev_table[pci_alias].data));
334                 }
335
336                 return pci_alias;
337         }
338
339         pr_info("AMD-Vi: Using IVRS reported alias %02x:%02x.%d "
340                 "for device %s[%04x:%04x], kernel reported alias "
341                 "%02x:%02x.%d\n", PCI_BUS_NUM(ivrs_alias), PCI_SLOT(ivrs_alias),
342                 PCI_FUNC(ivrs_alias), dev_name(dev), pdev->vendor, pdev->device,
343                 PCI_BUS_NUM(pci_alias), PCI_SLOT(pci_alias),
344                 PCI_FUNC(pci_alias));
345
346         /*
347          * If we don't have a PCI DMA alias and the IVRS alias is on the same
348          * bus, then the IVRS table may know about a quirk that we don't.
349          */
350         if (pci_alias == devid &&
351             PCI_BUS_NUM(ivrs_alias) == pdev->bus->number) {
352                 pdev->dev_flags |= PCI_DEV_FLAGS_DMA_ALIAS_DEVFN;
353                 pdev->dma_alias_devfn = ivrs_alias & 0xff;
354                 pr_info("AMD-Vi: Added PCI DMA alias %02x.%d for %s\n",
355                         PCI_SLOT(ivrs_alias), PCI_FUNC(ivrs_alias),
356                         dev_name(dev));
357         }
358
359         return ivrs_alias;
360 }
361
362 static int iommu_init_device(struct device *dev)
363 {
364         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
365         struct iommu_dev_data *dev_data;
366         u16 alias;
367
368         if (dev->archdata.iommu)
369                 return 0;
370
371         dev_data = find_dev_data(get_device_id(dev));
372         if (!dev_data)
373                 return -ENOMEM;
374
375         alias = get_alias(dev);
376
377         if (alias != dev_data->devid) {
378                 struct iommu_dev_data *alias_data;
379
380                 alias_data = find_dev_data(alias);
381                 if (alias_data == NULL) {
382                         pr_err("AMD-Vi: Warning: Unhandled device %s\n",
383                                         dev_name(dev));
384                         free_dev_data(dev_data);
385                         return -ENOTSUPP;
386                 }
387                 dev_data->alias_data = alias_data;
388
389                 /* Add device to the alias_list */
390                 list_add(&dev_data->alias_list, &alias_data->alias_list);
391         }
392
393         if (pci_iommuv2_capable(pdev)) {
394                 struct amd_iommu *iommu;
395
396                 iommu              = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
397                 dev_data->iommu_v2 = iommu->is_iommu_v2;
398         }
399
400         dev->archdata.iommu = dev_data;
401
402         iommu_device_link(amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid]->iommu_dev,
403                           dev);
404
405         return 0;
406 }
407
408 static void iommu_ignore_device(struct device *dev)
409 {
410         u16 devid, alias;
411
412         devid = get_device_id(dev);
413         alias = amd_iommu_alias_table[devid];
414
415         memset(&amd_iommu_dev_table[devid], 0, sizeof(struct dev_table_entry));
416         memset(&amd_iommu_dev_table[alias], 0, sizeof(struct dev_table_entry));
417
418         amd_iommu_rlookup_table[devid] = NULL;
419         amd_iommu_rlookup_table[alias] = NULL;
420 }
421
422 static void iommu_uninit_device(struct device *dev)
423 {
424         struct iommu_dev_data *dev_data = search_dev_data(get_device_id(dev));
425
426         if (!dev_data)
427                 return;
428
429         iommu_device_unlink(amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid]->iommu_dev,
430                             dev);
431
432         iommu_group_remove_device(dev);
433
434         /* Unlink from alias, it may change if another device is re-plugged */
435         dev_data->alias_data = NULL;
436
437         /*
438          * We keep dev_data around for unplugged devices and reuse it when the
439          * device is re-plugged - not doing so would introduce a ton of races.
440          */
441 }
442
443 void __init amd_iommu_uninit_devices(void)
444 {
445         struct iommu_dev_data *dev_data, *n;
446         struct pci_dev *pdev = NULL;
447
448         for_each_pci_dev(pdev) {
449
450                 if (!check_device(&pdev->dev))
451                         continue;
452
453                 iommu_uninit_device(&pdev->dev);
454         }
455
456         /* Free all of our dev_data structures */
457         list_for_each_entry_safe(dev_data, n, &dev_data_list, dev_data_list)
458                 free_dev_data(dev_data);
459 }
460
461 int __init amd_iommu_init_devices(void)
462 {
463         struct pci_dev *pdev = NULL;
464         int ret = 0;
465
466         for_each_pci_dev(pdev) {
467
468                 if (!check_device(&pdev->dev))
469                         continue;
470
471                 ret = iommu_init_device(&pdev->dev);
472                 if (ret == -ENOTSUPP)
473                         iommu_ignore_device(&pdev->dev);
474                 else if (ret)
475                         goto out_free;
476         }
477
478         /*
479          * Initialize IOMMU groups only after iommu_init_device() has
480          * had a chance to populate any IVRS defined aliases.
481          */
482         for_each_pci_dev(pdev) {
483                 if (check_device(&pdev->dev))
484                         init_iommu_group(&pdev->dev);
485         }
486
487         return 0;
488
489 out_free:
490
491         amd_iommu_uninit_devices();
492
493         return ret;
494 }
495 #ifdef CONFIG_AMD_IOMMU_STATS
496
497 /*
498  * Initialization code for statistics collection
499  */
500
501 DECLARE_STATS_COUNTER(compl_wait);
502 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_map_single);
503 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_unmap_single);
504 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_map_sg);
505 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_unmap_sg);
506 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_alloc_coherent);
507 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_free_coherent);
508 DECLARE_STATS_COUNTER(cross_page);
509 DECLARE_STATS_COUNTER(domain_flush_single);
510 DECLARE_STATS_COUNTER(domain_flush_all);
511 DECLARE_STATS_COUNTER(alloced_io_mem);
512 DECLARE_STATS_COUNTER(total_map_requests);
513 DECLARE_STATS_COUNTER(complete_ppr);
514 DECLARE_STATS_COUNTER(invalidate_iotlb);
515 DECLARE_STATS_COUNTER(invalidate_iotlb_all);
516 DECLARE_STATS_COUNTER(pri_requests);
517
518 static struct dentry *stats_dir;
519 static struct dentry *de_fflush;
520
521 static void amd_iommu_stats_add(struct __iommu_counter *cnt)
522 {
523         if (stats_dir == NULL)
524                 return;
525
526         cnt->dent = debugfs_create_u64(cnt->name, 0444, stats_dir,
527                                        &cnt->value);
528 }
529
530 static void amd_iommu_stats_init(void)
531 {
532         stats_dir = debugfs_create_dir("amd-iommu", NULL);
533         if (stats_dir == NULL)
534                 return;
535
536         de_fflush  = debugfs_create_bool("fullflush", 0444, stats_dir,
537                                          &amd_iommu_unmap_flush);
538
539         amd_iommu_stats_add(&compl_wait);
540         amd_iommu_stats_add(&cnt_map_single);
541         amd_iommu_stats_add(&cnt_unmap_single);
542         amd_iommu_stats_add(&cnt_map_sg);
543         amd_iommu_stats_add(&cnt_unmap_sg);
544         amd_iommu_stats_add(&cnt_alloc_coherent);
545         amd_iommu_stats_add(&cnt_free_coherent);
546         amd_iommu_stats_add(&cross_page);
547         amd_iommu_stats_add(&domain_flush_single);
548         amd_iommu_stats_add(&domain_flush_all);
549         amd_iommu_stats_add(&alloced_io_mem);
550         amd_iommu_stats_add(&total_map_requests);
551         amd_iommu_stats_add(&complete_ppr);
552         amd_iommu_stats_add(&invalidate_iotlb);
553         amd_iommu_stats_add(&invalidate_iotlb_all);
554         amd_iommu_stats_add(&pri_requests);
555 }
556
557 #endif
558
559 /****************************************************************************
560  *
561  * Interrupt handling functions
562  *
563  ****************************************************************************/
564
565 static void dump_dte_entry(u16 devid)
566 {
567         int i;
568
569         for (i = 0; i < 4; ++i)
570                 pr_err("AMD-Vi: DTE[%d]: %016llx\n", i,
571                         amd_iommu_dev_table[devid].data[i]);
572 }
573
574 static void dump_command(unsigned long phys_addr)
575 {
576         struct iommu_cmd *cmd = phys_to_virt(phys_addr);
577         int i;
578
579         for (i = 0; i < 4; ++i)
580                 pr_err("AMD-Vi: CMD[%d]: %08x\n", i, cmd->data[i]);
581 }
582
583 static void iommu_print_event(struct amd_iommu *iommu, void *__evt)
584 {
585         int type, devid, domid, flags;
586         volatile u32 *event = __evt;
587         int count = 0;
588         u64 address;
589
590 retry:
591         type    = (event[1] >> EVENT_TYPE_SHIFT)  & EVENT_TYPE_MASK;
592         devid   = (event[0] >> EVENT_DEVID_SHIFT) & EVENT_DEVID_MASK;
593         domid   = (event[1] >> EVENT_DOMID_SHIFT) & EVENT_DOMID_MASK;
594         flags   = (event[1] >> EVENT_FLAGS_SHIFT) & EVENT_FLAGS_MASK;
595         address = (u64)(((u64)event[3]) << 32) | event[2];
596
597         if (type == 0) {
598                 /* Did we hit the erratum? */
599                 if (++count == LOOP_TIMEOUT) {
600                         pr_err("AMD-Vi: No event written to event log\n");
601                         return;
602                 }
603                 udelay(1);
604                 goto retry;
605         }
606
607         printk(KERN_ERR "AMD-Vi: Event logged [");
608
609         switch (type) {
610         case EVENT_TYPE_ILL_DEV:
611                 printk("ILLEGAL_DEV_TABLE_ENTRY device=%02x:%02x.%x "
612                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
613                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
614                        address, flags);
615                 dump_dte_entry(devid);
616                 break;
617         case EVENT_TYPE_IO_FAULT:
618                 printk("IO_PAGE_FAULT device=%02x:%02x.%x "
619                        "domain=0x%04x address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
620                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
621                        domid, address, flags);
622                 break;
623         case EVENT_TYPE_DEV_TAB_ERR:
624                 printk("DEV_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x "
625                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
626                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
627                        address, flags);
628                 break;
629         case EVENT_TYPE_PAGE_TAB_ERR:
630                 printk("PAGE_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x "
631                        "domain=0x%04x address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
632                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
633                        domid, address, flags);
634                 break;
635         case EVENT_TYPE_ILL_CMD:
636                 printk("ILLEGAL_COMMAND_ERROR address=0x%016llx]\n", address);
637                 dump_command(address);
638                 break;
639         case EVENT_TYPE_CMD_HARD_ERR:
640                 printk("COMMAND_HARDWARE_ERROR address=0x%016llx "
641                        "flags=0x%04x]\n", address, flags);
642                 break;
643         case EVENT_TYPE_IOTLB_INV_TO:
644                 printk("IOTLB_INV_TIMEOUT device=%02x:%02x.%x "
645                        "address=0x%016llx]\n",
646                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
647                        address);
648                 break;
649         case EVENT_TYPE_INV_DEV_REQ:
650                 printk("INVALID_DEVICE_REQUEST device=%02x:%02x.%x "
651                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
652                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
653                        address, flags);
654                 break;
655         default:
656                 printk(KERN_ERR "UNKNOWN type=0x%02x]\n", type);
657         }
658
659         memset(__evt, 0, 4 * sizeof(u32));
660 }
661
662 static void iommu_poll_events(struct amd_iommu *iommu)
663 {
664         u32 head, tail;
665
666         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
667         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_TAIL_OFFSET);
668
669         while (head != tail) {
670                 iommu_print_event(iommu, iommu->evt_buf + head);
671                 head = (head + EVENT_ENTRY_SIZE) % iommu->evt_buf_size;
672         }
673
674         writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
675 }
676
677 static void iommu_handle_ppr_entry(struct amd_iommu *iommu, u64 *raw)
678 {
679         struct amd_iommu_fault fault;
680
681         INC_STATS_COUNTER(pri_requests);
682
683         if (PPR_REQ_TYPE(raw[0]) != PPR_REQ_FAULT) {
684                 pr_err_ratelimited("AMD-Vi: Unknown PPR request received\n");
685                 return;
686         }
687
688         fault.address   = raw[1];
689         fault.pasid     = PPR_PASID(raw[0]);
690         fault.device_id = PPR_DEVID(raw[0]);
691         fault.tag       = PPR_TAG(raw[0]);
692         fault.flags     = PPR_FLAGS(raw[0]);
693
694         atomic_notifier_call_chain(&ppr_notifier, 0, &fault);
695 }
696
697 static void iommu_poll_ppr_log(struct amd_iommu *iommu)
698 {
699         u32 head, tail;
700
701         if (iommu->ppr_log == NULL)
702                 return;
703
704         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
705         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_TAIL_OFFSET);
706
707         while (head != tail) {
708                 volatile u64 *raw;
709                 u64 entry[2];
710                 int i;
711
712                 raw = (u64 *)(iommu->ppr_log + head);
713
714                 /*
715                  * Hardware bug: Interrupt may arrive before the entry is
716                  * written to memory. If this happens we need to wait for the
717                  * entry to arrive.
718                  */
719                 for (i = 0; i < LOOP_TIMEOUT; ++i) {
720                         if (PPR_REQ_TYPE(raw[0]) != 0)
721                                 break;
722                         udelay(1);
723                 }
724
725                 /* Avoid memcpy function-call overhead */
726                 entry[0] = raw[0];
727                 entry[1] = raw[1];
728
729                 /*
730                  * To detect the hardware bug we need to clear the entry
731                  * back to zero.
732                  */
733                 raw[0] = raw[1] = 0UL;
734
735                 /* Update head pointer of hardware ring-buffer */
736                 head = (head + PPR_ENTRY_SIZE) % PPR_LOG_SIZE;
737                 writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
738
739                 /* Handle PPR entry */
740                 iommu_handle_ppr_entry(iommu, entry);
741
742                 /* Refresh ring-buffer information */
743                 head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
744                 tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_TAIL_OFFSET);
745         }
746 }
747
748 irqreturn_t amd_iommu_int_thread(int irq, void *data)
749 {
750         struct amd_iommu *iommu = (struct amd_iommu *) data;
751         u32 status = readl(iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
752
753         while (status & (MMIO_STATUS_EVT_INT_MASK | MMIO_STATUS_PPR_INT_MASK)) {
754                 /* Enable EVT and PPR interrupts again */
755                 writel((MMIO_STATUS_EVT_INT_MASK | MMIO_STATUS_PPR_INT_MASK),
756                         iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
757
758                 if (status & MMIO_STATUS_EVT_INT_MASK) {
759                         pr_devel("AMD-Vi: Processing IOMMU Event Log\n");
760                         iommu_poll_events(iommu);
761                 }
762
763                 if (status & MMIO_STATUS_PPR_INT_MASK) {
764                         pr_devel("AMD-Vi: Processing IOMMU PPR Log\n");
765                         iommu_poll_ppr_log(iommu);
766                 }
767
768                 /*
769                  * Hardware bug: ERBT1312
770                  * When re-enabling interrupt (by writing 1
771                  * to clear the bit), the hardware might also try to set
772                  * the interrupt bit in the event status register.
773                  * In this scenario, the bit will be set, and disable
774                  * subsequent interrupts.
775                  *
776                  * Workaround: The IOMMU driver should read back the
777                  * status register and check if the interrupt bits are cleared.
778                  * If not, driver will need to go through the interrupt handler
779                  * again and re-clear the bits
780                  */
781                 status = readl(iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
782         }
783         return IRQ_HANDLED;
784 }
785
786 irqreturn_t amd_iommu_int_handler(int irq, void *data)
787 {
788         return IRQ_WAKE_THREAD;
789 }
790
791 /****************************************************************************
792  *
793  * IOMMU command queuing functions
794  *
795  ****************************************************************************/
796
797 static int wait_on_sem(volatile u64 *sem)
798 {
799         int i = 0;
800
801         while (*sem == 0 && i < LOOP_TIMEOUT) {
802                 udelay(1);
803                 i += 1;
804         }
805
806         if (i == LOOP_TIMEOUT) {
807                 pr_alert("AMD-Vi: Completion-Wait loop timed out\n");
808                 return -EIO;
809         }
810
811         return 0;
812 }
813
814 static void copy_cmd_to_buffer(struct amd_iommu *iommu,
815                                struct iommu_cmd *cmd,
816                                u32 tail)
817 {
818         u8 *target;
819
820         target = iommu->cmd_buf + tail;
821         tail   = (tail + sizeof(*cmd)) % iommu->cmd_buf_size;
822
823         /* Copy command to buffer */
824         memcpy(target, cmd, sizeof(*cmd));
825
826         /* Tell the IOMMU about it */
827         writel(tail, iommu->mmio_base + MMIO_CMD_TAIL_OFFSET);
828 }
829
830 static void build_completion_wait(struct iommu_cmd *cmd, u64 address)
831 {
832         WARN_ON(address & 0x7ULL);
833
834         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
835         cmd->data[0] = lower_32_bits(__pa(address)) | CMD_COMPL_WAIT_STORE_MASK;
836         cmd->data[1] = upper_32_bits(__pa(address));
837         cmd->data[2] = 1;
838         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_COMPL_WAIT);
839 }
840
841 static void build_inv_dte(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid)
842 {
843         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
844         cmd->data[0] = devid;
845         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_DEV_ENTRY);
846 }
847
848 static void build_inv_iommu_pages(struct iommu_cmd *cmd, u64 address,
849                                   size_t size, u16 domid, int pde)
850 {
851         u64 pages;
852         bool s;
853
854         pages = iommu_num_pages(address, size, PAGE_SIZE);
855         s     = false;
856
857         if (pages > 1) {
858                 /*
859                  * If we have to flush more than one page, flush all
860                  * TLB entries for this domain
861                  */
862                 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
863                 s = true;
864         }
865
866         address &= PAGE_MASK;
867
868         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
869         cmd->data[1] |= domid;
870         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
871         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
872         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOMMU_PAGES);
873         if (s) /* size bit - we flush more than one 4kb page */
874                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
875         if (pde) /* PDE bit - we want to flush everything, not only the PTEs */
876                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK;
877 }
878
879 static void build_inv_iotlb_pages(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int qdep,
880                                   u64 address, size_t size)
881 {
882         u64 pages;
883         bool s;
884
885         pages = iommu_num_pages(address, size, PAGE_SIZE);
886         s     = false;
887
888         if (pages > 1) {
889                 /*
890                  * If we have to flush more than one page, flush all
891                  * TLB entries for this domain
892                  */
893                 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
894                 s = true;
895         }
896
897         address &= PAGE_MASK;
898
899         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
900         cmd->data[0]  = devid;
901         cmd->data[0] |= (qdep & 0xff) << 24;
902         cmd->data[1]  = devid;
903         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
904         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
905         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOTLB_PAGES);
906         if (s)
907                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
908 }
909
910 static void build_inv_iommu_pasid(struct iommu_cmd *cmd, u16 domid, int pasid,
911                                   u64 address, bool size)
912 {
913         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
914
915         address &= ~(0xfffULL);
916
917         cmd->data[0]  = pasid;
918         cmd->data[1]  = domid;
919         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
920         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
921         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK;
922         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
923         if (size)
924                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
925         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOMMU_PAGES);
926 }
927
928 static void build_inv_iotlb_pasid(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int pasid,
929                                   int qdep, u64 address, bool size)
930 {
931         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
932
933         address &= ~(0xfffULL);
934
935         cmd->data[0]  = devid;
936         cmd->data[0] |= ((pasid >> 8) & 0xff) << 16;
937         cmd->data[0] |= (qdep  & 0xff) << 24;
938         cmd->data[1]  = devid;
939         cmd->data[1] |= (pasid & 0xff) << 16;
940         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
941         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
942         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
943         if (size)
944                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
945         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOTLB_PAGES);
946 }
947
948 static void build_complete_ppr(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int pasid,
949                                int status, int tag, bool gn)
950 {
951         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
952
953         cmd->data[0]  = devid;
954         if (gn) {
955                 cmd->data[1]  = pasid;
956                 cmd->data[2]  = CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
957         }
958         cmd->data[3]  = tag & 0x1ff;
959         cmd->data[3] |= (status & PPR_STATUS_MASK) << PPR_STATUS_SHIFT;
960
961         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_COMPLETE_PPR);
962 }
963
964 static void build_inv_all(struct iommu_cmd *cmd)
965 {
966         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
967         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_ALL);
968 }
969
970 static void build_inv_irt(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid)
971 {
972         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
973         cmd->data[0] = devid;
974         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IRT);
975 }
976
977 /*
978  * Writes the command to the IOMMUs command buffer and informs the
979  * hardware about the new command.
980  */
981 static int iommu_queue_command_sync(struct amd_iommu *iommu,
982                                     struct iommu_cmd *cmd,
983                                     bool sync)
984 {
985         u32 left, tail, head, next_tail;
986         unsigned long flags;
987
988         WARN_ON(iommu->cmd_buf_size & CMD_BUFFER_UNINITIALIZED);
989
990 again:
991         spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
992
993         head      = readl(iommu->mmio_base + MMIO_CMD_HEAD_OFFSET);
994         tail      = readl(iommu->mmio_base + MMIO_CMD_TAIL_OFFSET);
995         next_tail = (tail + sizeof(*cmd)) % iommu->cmd_buf_size;
996         left      = (head - next_tail) % iommu->cmd_buf_size;
997
998         if (left <= 2) {
999                 struct iommu_cmd sync_cmd;
1000                 volatile u64 sem = 0;
1001                 int ret;
1002
1003                 build_completion_wait(&sync_cmd, (u64)&sem);
1004                 copy_cmd_to_buffer(iommu, &sync_cmd, tail);
1005
1006                 spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
1007
1008                 if ((ret = wait_on_sem(&sem)) != 0)
1009                         return ret;
1010
1011                 goto again;
1012         }
1013
1014         copy_cmd_to_buffer(iommu, cmd, tail);
1015
1016         /* We need to sync now to make sure all commands are processed */
1017         iommu->need_sync = sync;
1018
1019         spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
1020
1021         return 0;
1022 }
1023
1024 static int iommu_queue_command(struct amd_iommu *iommu, struct iommu_cmd *cmd)
1025 {
1026         return iommu_queue_command_sync(iommu, cmd, true);
1027 }
1028
1029 /*
1030  * This function queues a completion wait command into the command
1031  * buffer of an IOMMU
1032  */
1033 static int iommu_completion_wait(struct amd_iommu *iommu)
1034 {
1035         struct iommu_cmd cmd;
1036         volatile u64 sem = 0;
1037         int ret;
1038
1039         if (!iommu->need_sync)
1040                 return 0;
1041
1042         build_completion_wait(&cmd, (u64)&sem);
1043
1044         ret = iommu_queue_command_sync(iommu, &cmd, false);
1045         if (ret)
1046                 return ret;
1047
1048         return wait_on_sem(&sem);
1049 }
1050
1051 static int iommu_flush_dte(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
1052 {
1053         struct iommu_cmd cmd;
1054
1055         build_inv_dte(&cmd, devid);
1056
1057         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1058 }
1059
1060 static void iommu_flush_dte_all(struct amd_iommu *iommu)
1061 {
1062         u32 devid;
1063
1064         for (devid = 0; devid <= 0xffff; ++devid)
1065                 iommu_flush_dte(iommu, devid);
1066
1067         iommu_completion_wait(iommu);
1068 }
1069
1070 /*
1071  * This function uses heavy locking and may disable irqs for some time. But
1072  * this is no issue because it is only called during resume.
1073  */
1074 static void iommu_flush_tlb_all(struct amd_iommu *iommu)
1075 {
1076         u32 dom_id;
1077
1078         for (dom_id = 0; dom_id <= 0xffff; ++dom_id) {
1079                 struct iommu_cmd cmd;
1080                 build_inv_iommu_pages(&cmd, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS,
1081                                       dom_id, 1);
1082                 iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1083         }
1084
1085         iommu_completion_wait(iommu);
1086 }
1087
1088 static void iommu_flush_all(struct amd_iommu *iommu)
1089 {
1090         struct iommu_cmd cmd;
1091
1092         build_inv_all(&cmd);
1093
1094         iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1095         iommu_completion_wait(iommu);
1096 }
1097
1098 static void iommu_flush_irt(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
1099 {
1100         struct iommu_cmd cmd;
1101
1102         build_inv_irt(&cmd, devid);
1103
1104         iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1105 }
1106
1107 static void iommu_flush_irt_all(struct amd_iommu *iommu)
1108 {
1109         u32 devid;
1110
1111         for (devid = 0; devid <= MAX_DEV_TABLE_ENTRIES; devid++)
1112                 iommu_flush_irt(iommu, devid);
1113
1114         iommu_completion_wait(iommu);
1115 }
1116
1117 void iommu_flush_all_caches(struct amd_iommu *iommu)
1118 {
1119         if (iommu_feature(iommu, FEATURE_IA)) {
1120                 iommu_flush_all(iommu);
1121         } else {
1122                 iommu_flush_dte_all(iommu);
1123                 iommu_flush_irt_all(iommu);
1124                 iommu_flush_tlb_all(iommu);
1125         }
1126 }
1127
1128 /*
1129  * Command send function for flushing on-device TLB
1130  */
1131 static int device_flush_iotlb(struct iommu_dev_data *dev_data,
1132                               u64 address, size_t size)
1133 {
1134         struct amd_iommu *iommu;
1135         struct iommu_cmd cmd;
1136         int qdep;
1137
1138         qdep     = dev_data->ats.qdep;
1139         iommu    = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1140
1141         build_inv_iotlb_pages(&cmd, dev_data->devid, qdep, address, size);
1142
1143         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1144 }
1145
1146 /*
1147  * Command send function for invalidating a device table entry
1148  */
1149 static int device_flush_dte(struct iommu_dev_data *dev_data)
1150 {
1151         struct amd_iommu *iommu;
1152         int ret;
1153
1154         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1155
1156         ret = iommu_flush_dte(iommu, dev_data->devid);
1157         if (ret)
1158                 return ret;
1159
1160         if (dev_data->ats.enabled)
1161                 ret = device_flush_iotlb(dev_data, 0, ~0UL);
1162
1163         return ret;
1164 }
1165
1166 /*
1167  * TLB invalidation function which is called from the mapping functions.
1168  * It invalidates a single PTE if the range to flush is within a single
1169  * page. Otherwise it flushes the whole TLB of the IOMMU.
1170  */
1171 static void __domain_flush_pages(struct protection_domain *domain,
1172                                  u64 address, size_t size, int pde)
1173 {
1174         struct iommu_dev_data *dev_data;
1175         struct iommu_cmd cmd;
1176         int ret = 0, i;
1177
1178         build_inv_iommu_pages(&cmd, address, size, domain->id, pde);
1179
1180         for (i = 0; i < amd_iommus_present; ++i) {
1181                 if (!domain->dev_iommu[i])
1182                         continue;
1183
1184                 /*
1185                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
1186                  * We need a TLB flush
1187                  */
1188                 ret |= iommu_queue_command(amd_iommus[i], &cmd);
1189         }
1190
1191         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
1192
1193                 if (!dev_data->ats.enabled)
1194                         continue;
1195
1196                 ret |= device_flush_iotlb(dev_data, address, size);
1197         }
1198
1199         WARN_ON(ret);
1200 }
1201
1202 static void domain_flush_pages(struct protection_domain *domain,
1203                                u64 address, size_t size)
1204 {
1205         __domain_flush_pages(domain, address, size, 0);
1206 }
1207
1208 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain */
1209 static void domain_flush_tlb(struct protection_domain *domain)
1210 {
1211         __domain_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 0);
1212 }
1213
1214 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain - including PDE */
1215 static void domain_flush_tlb_pde(struct protection_domain *domain)
1216 {
1217         __domain_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 1);
1218 }
1219
1220 static void domain_flush_complete(struct protection_domain *domain)
1221 {
1222         int i;
1223
1224         for (i = 0; i < amd_iommus_present; ++i) {
1225                 if (!domain->dev_iommu[i])
1226                         continue;
1227
1228                 /*
1229                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
1230                  * We need to wait for completion of all commands.
1231                  */
1232                 iommu_completion_wait(amd_iommus[i]);
1233         }
1234 }
1235
1236
1237 /*
1238  * This function flushes the DTEs for all devices in domain
1239  */
1240 static void domain_flush_devices(struct protection_domain *domain)
1241 {
1242         struct iommu_dev_data *dev_data;
1243
1244         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list)
1245                 device_flush_dte(dev_data);
1246 }
1247
1248 /****************************************************************************
1249  *
1250  * The functions below are used the create the page table mappings for
1251  * unity mapped regions.
1252  *
1253  ****************************************************************************/
1254
1255 /*
1256  * This function is used to add another level to an IO page table. Adding
1257  * another level increases the size of the address space by 9 bits to a size up
1258  * to 64 bits.
1259  */
1260 static bool increase_address_space(struct protection_domain *domain,
1261                                    gfp_t gfp)
1262 {
1263         u64 *pte;
1264
1265         if (domain->mode == PAGE_MODE_6_LEVEL)
1266                 /* address space already 64 bit large */
1267                 return false;
1268
1269         pte = (void *)get_zeroed_page(gfp);
1270         if (!pte)
1271                 return false;
1272
1273         *pte             = PM_LEVEL_PDE(domain->mode,
1274                                         virt_to_phys(domain->pt_root));
1275         domain->pt_root  = pte;
1276         domain->mode    += 1;
1277         domain->updated  = true;
1278
1279         return true;
1280 }
1281
1282 static u64 *alloc_pte(struct protection_domain *domain,
1283                       unsigned long address,
1284                       unsigned long page_size,
1285                       u64 **pte_page,
1286                       gfp_t gfp)
1287 {
1288         int level, end_lvl;
1289         u64 *pte, *page;
1290
1291         BUG_ON(!is_power_of_2(page_size));
1292
1293         while (address > PM_LEVEL_SIZE(domain->mode))
1294                 increase_address_space(domain, gfp);
1295
1296         level   = domain->mode - 1;
1297         pte     = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1298         address = PAGE_SIZE_ALIGN(address, page_size);
1299         end_lvl = PAGE_SIZE_LEVEL(page_size);
1300
1301         while (level > end_lvl) {
1302                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(*pte)) {
1303                         page = (u64 *)get_zeroed_page(gfp);
1304                         if (!page)
1305                                 return NULL;
1306                         *pte = PM_LEVEL_PDE(level, virt_to_phys(page));
1307                 }
1308
1309                 /* No level skipping support yet */
1310                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) != level)
1311                         return NULL;
1312
1313                 level -= 1;
1314
1315                 pte = IOMMU_PTE_PAGE(*pte);
1316
1317                 if (pte_page && level == end_lvl)
1318                         *pte_page = pte;
1319
1320                 pte = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1321         }
1322
1323         return pte;
1324 }
1325
1326 /*
1327  * This function checks if there is a PTE for a given dma address. If
1328  * there is one, it returns the pointer to it.
1329  */
1330 static u64 *fetch_pte(struct protection_domain *domain,
1331                       unsigned long address,
1332                       unsigned long *page_size)
1333 {
1334         int level;
1335         u64 *pte;
1336
1337         if (address > PM_LEVEL_SIZE(domain->mode))
1338                 return NULL;
1339
1340         level      =  domain->mode - 1;
1341         pte        = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1342         *page_size =  PTE_LEVEL_PAGE_SIZE(level);
1343
1344         while (level > 0) {
1345
1346                 /* Not Present */
1347                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
1348                         return NULL;
1349
1350                 /* Large PTE */
1351                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) == 7 ||
1352                     PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0)
1353                         break;
1354
1355                 /* No level skipping support yet */
1356                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) != level)
1357                         return NULL;
1358
1359                 level -= 1;
1360
1361                 /* Walk to the next level */
1362                 pte        = IOMMU_PTE_PAGE(*pte);
1363                 pte        = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1364                 *page_size = PTE_LEVEL_PAGE_SIZE(level);
1365         }
1366
1367         if (PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0x07) {
1368                 unsigned long pte_mask;
1369
1370                 /*
1371                  * If we have a series of large PTEs, make
1372                  * sure to return a pointer to the first one.
1373                  */
1374                 *page_size = pte_mask = PTE_PAGE_SIZE(*pte);
1375                 pte_mask   = ~((PAGE_SIZE_PTE_COUNT(pte_mask) << 3) - 1);
1376                 pte        = (u64 *)(((unsigned long)pte) & pte_mask);
1377         }
1378
1379         return pte;
1380 }
1381
1382 /*
1383  * Generic mapping functions. It maps a physical address into a DMA
1384  * address space. It allocates the page table pages if necessary.
1385  * In the future it can be extended to a generic mapping function
1386  * supporting all features of AMD IOMMU page tables like level skipping
1387  * and full 64 bit address spaces.
1388  */
1389 static int iommu_map_page(struct protection_domain *dom,
1390                           unsigned long bus_addr,
1391                           unsigned long phys_addr,
1392                           int prot,
1393                           unsigned long page_size)
1394 {
1395         u64 __pte, *pte;
1396         int i, count;
1397
1398         BUG_ON(!IS_ALIGNED(bus_addr, page_size));
1399         BUG_ON(!IS_ALIGNED(phys_addr, page_size));
1400
1401         if (!(prot & IOMMU_PROT_MASK))
1402                 return -EINVAL;
1403
1404         count = PAGE_SIZE_PTE_COUNT(page_size);
1405         pte   = alloc_pte(dom, bus_addr, page_size, NULL, GFP_KERNEL);
1406
1407         if (!pte)
1408                 return -ENOMEM;
1409
1410         for (i = 0; i < count; ++i)
1411                 if (IOMMU_PTE_PRESENT(pte[i]))
1412                         return -EBUSY;
1413
1414         if (count > 1) {
1415                 __pte = PAGE_SIZE_PTE(phys_addr, page_size);
1416                 __pte |= PM_LEVEL_ENC(7) | IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_FC;
1417         } else
1418                 __pte = phys_addr | IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_FC;
1419
1420         if (prot & IOMMU_PROT_IR)
1421                 __pte |= IOMMU_PTE_IR;
1422         if (prot & IOMMU_PROT_IW)
1423                 __pte |= IOMMU_PTE_IW;
1424
1425         for (i = 0; i < count; ++i)
1426                 pte[i] = __pte;
1427
1428         update_domain(dom);
1429
1430         return 0;
1431 }
1432
1433 static unsigned long iommu_unmap_page(struct protection_domain *dom,
1434                                       unsigned long bus_addr,
1435                                       unsigned long page_size)
1436 {
1437         unsigned long long unmapped;
1438         unsigned long unmap_size;
1439         u64 *pte;
1440
1441         BUG_ON(!is_power_of_2(page_size));
1442
1443         unmapped = 0;
1444
1445         while (unmapped < page_size) {
1446
1447                 pte = fetch_pte(dom, bus_addr, &unmap_size);
1448
1449                 if (pte) {
1450                         int i, count;
1451
1452                         count = PAGE_SIZE_PTE_COUNT(unmap_size);
1453                         for (i = 0; i < count; i++)
1454                                 pte[i] = 0ULL;
1455                 }
1456
1457                 bus_addr  = (bus_addr & ~(unmap_size - 1)) + unmap_size;
1458                 unmapped += unmap_size;
1459         }
1460
1461         BUG_ON(unmapped && !is_power_of_2(unmapped));
1462
1463         return unmapped;
1464 }
1465
1466 /*
1467  * This function checks if a specific unity mapping entry is needed for
1468  * this specific IOMMU.
1469  */
1470 static int iommu_for_unity_map(struct amd_iommu *iommu,
1471                                struct unity_map_entry *entry)
1472 {
1473         u16 bdf, i;
1474
1475         for (i = entry->devid_start; i <= entry->devid_end; ++i) {
1476                 bdf = amd_iommu_alias_table[i];
1477                 if (amd_iommu_rlookup_table[bdf] == iommu)
1478                         return 1;
1479         }
1480
1481         return 0;
1482 }
1483
1484 /*
1485  * This function actually applies the mapping to the page table of the
1486  * dma_ops domain.
1487  */
1488 static int dma_ops_unity_map(struct dma_ops_domain *dma_dom,
1489                              struct unity_map_entry *e)
1490 {
1491         u64 addr;
1492         int ret;
1493
1494         for (addr = e->address_start; addr < e->address_end;
1495              addr += PAGE_SIZE) {
1496                 ret = iommu_map_page(&dma_dom->domain, addr, addr, e->prot,
1497                                      PAGE_SIZE);
1498                 if (ret)
1499                         return ret;
1500                 /*
1501                  * if unity mapping is in aperture range mark the page
1502                  * as allocated in the aperture
1503                  */
1504                 if (addr < dma_dom->aperture_size)
1505                         __set_bit(addr >> PAGE_SHIFT,
1506                                   dma_dom->aperture[0]->bitmap);
1507         }
1508
1509         return 0;
1510 }
1511
1512 /*
1513  * Init the unity mappings for a specific IOMMU in the system
1514  *
1515  * Basically iterates over all unity mapping entries and applies them to
1516  * the default domain DMA of that IOMMU if necessary.
1517  */
1518 static int iommu_init_unity_mappings(struct amd_iommu *iommu)
1519 {
1520         struct unity_map_entry *entry;
1521         int ret;
1522
1523         list_for_each_entry(entry, &amd_iommu_unity_map, list) {
1524                 if (!iommu_for_unity_map(iommu, entry))
1525                         continue;
1526                 ret = dma_ops_unity_map(iommu->default_dom, entry);
1527                 if (ret)
1528                         return ret;
1529         }
1530
1531         return 0;
1532 }
1533
1534 /*
1535  * Inits the unity mappings required for a specific device
1536  */
1537 static int init_unity_mappings_for_device(struct dma_ops_domain *dma_dom,
1538                                           u16 devid)
1539 {
1540         struct unity_map_entry *e;
1541         int ret;
1542
1543         list_for_each_entry(e, &amd_iommu_unity_map, list) {
1544                 if (!(devid >= e->devid_start && devid <= e->devid_end))
1545                         continue;
1546                 ret = dma_ops_unity_map(dma_dom, e);
1547                 if (ret)
1548                         return ret;
1549         }
1550
1551         return 0;
1552 }
1553
1554 /****************************************************************************
1555  *
1556  * The next functions belong to the address allocator for the dma_ops
1557  * interface functions. They work like the allocators in the other IOMMU
1558  * drivers. Its basically a bitmap which marks the allocated pages in
1559  * the aperture. Maybe it could be enhanced in the future to a more
1560  * efficient allocator.
1561  *
1562  ****************************************************************************/
1563
1564 /*
1565  * The address allocator core functions.
1566  *
1567  * called with domain->lock held
1568  */
1569
1570 /*
1571  * Used to reserve address ranges in the aperture (e.g. for exclusion
1572  * ranges.
1573  */
1574 static void dma_ops_reserve_addresses(struct dma_ops_domain *dom,
1575                                       unsigned long start_page,
1576                                       unsigned int pages)
1577 {
1578         unsigned int i, last_page = dom->aperture_size >> PAGE_SHIFT;
1579
1580         if (start_page + pages > last_page)
1581                 pages = last_page - start_page;
1582
1583         for (i = start_page; i < start_page + pages; ++i) {
1584                 int index = i / APERTURE_RANGE_PAGES;
1585                 int page  = i % APERTURE_RANGE_PAGES;
1586                 __set_bit(page, dom->aperture[index]->bitmap);
1587         }
1588 }
1589
1590 /*
1591  * This function is used to add a new aperture range to an existing
1592  * aperture in case of dma_ops domain allocation or address allocation
1593  * failure.
1594  */
1595 static int alloc_new_range(struct dma_ops_domain *dma_dom,
1596                            bool populate, gfp_t gfp)
1597 {
1598         int index = dma_dom->aperture_size >> APERTURE_RANGE_SHIFT;
1599         struct amd_iommu *iommu;
1600         unsigned long i, old_size, pte_pgsize;
1601
1602 #ifdef CONFIG_IOMMU_STRESS
1603         populate = false;
1604 #endif
1605
1606         if (index >= APERTURE_MAX_RANGES)
1607                 return -ENOMEM;
1608
1609         dma_dom->aperture[index] = kzalloc(sizeof(struct aperture_range), gfp);
1610         if (!dma_dom->aperture[index])
1611                 return -ENOMEM;
1612
1613         dma_dom->aperture[index]->bitmap = (void *)get_zeroed_page(gfp);
1614         if (!dma_dom->aperture[index]->bitmap)
1615                 goto out_free;
1616
1617         dma_dom->aperture[index]->offset = dma_dom->aperture_size;
1618
1619         if (populate) {
1620                 unsigned long address = dma_dom->aperture_size;
1621                 int i, num_ptes = APERTURE_RANGE_PAGES / 512;
1622                 u64 *pte, *pte_page;
1623
1624                 for (i = 0; i < num_ptes; ++i) {
1625                         pte = alloc_pte(&dma_dom->domain, address, PAGE_SIZE,
1626                                         &pte_page, gfp);
1627                         if (!pte)
1628                                 goto out_free;
1629
1630                         dma_dom->aperture[index]->pte_pages[i] = pte_page;
1631
1632                         address += APERTURE_RANGE_SIZE / 64;
1633                 }
1634         }
1635
1636         old_size                = dma_dom->aperture_size;
1637         dma_dom->aperture_size += APERTURE_RANGE_SIZE;
1638
1639         /* Reserve address range used for MSI messages */
1640         if (old_size < MSI_ADDR_BASE_LO &&
1641             dma_dom->aperture_size > MSI_ADDR_BASE_LO) {
1642                 unsigned long spage;
1643                 int pages;
1644
1645                 pages = iommu_num_pages(MSI_ADDR_BASE_LO, 0x10000, PAGE_SIZE);
1646                 spage = MSI_ADDR_BASE_LO >> PAGE_SHIFT;
1647
1648                 dma_ops_reserve_addresses(dma_dom, spage, pages);
1649         }
1650
1651         /* Initialize the exclusion range if necessary */
1652         for_each_iommu(iommu) {
1653                 if (iommu->exclusion_start &&
1654                     iommu->exclusion_start >= dma_dom->aperture[index]->offset
1655                     && iommu->exclusion_start < dma_dom->aperture_size) {
1656                         unsigned long startpage;
1657                         int pages = iommu_num_pages(iommu->exclusion_start,
1658                                                     iommu->exclusion_length,
1659                                                     PAGE_SIZE);
1660                         startpage = iommu->exclusion_start >> PAGE_SHIFT;
1661                         dma_ops_reserve_addresses(dma_dom, startpage, pages);
1662                 }
1663         }
1664
1665         /*
1666          * Check for areas already mapped as present in the new aperture
1667          * range and mark those pages as reserved in the allocator. Such
1668          * mappings may already exist as a result of requested unity
1669          * mappings for devices.
1670          */
1671         for (i = dma_dom->aperture[index]->offset;
1672              i < dma_dom->aperture_size;
1673              i += pte_pgsize) {
1674                 u64 *pte = fetch_pte(&dma_dom->domain, i, &pte_pgsize);
1675                 if (!pte || !IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
1676                         continue;
1677
1678                 dma_ops_reserve_addresses(dma_dom, i >> PAGE_SHIFT,
1679                                           pte_pgsize >> 12);
1680         }
1681
1682         update_domain(&dma_dom->domain);
1683
1684         return 0;
1685
1686 out_free:
1687         update_domain(&dma_dom->domain);
1688
1689         free_page((unsigned long)dma_dom->aperture[index]->bitmap);
1690
1691         kfree(dma_dom->aperture[index]);
1692         dma_dom->aperture[index] = NULL;
1693
1694         return -ENOMEM;
1695 }
1696
1697 static unsigned long dma_ops_area_alloc(struct device *dev,
1698                                         struct dma_ops_domain *dom,
1699                                         unsigned int pages,
1700                                         unsigned long align_mask,
1701                                         u64 dma_mask,
1702                                         unsigned long start)
1703 {
1704         unsigned long next_bit = dom->next_address % APERTURE_RANGE_SIZE;
1705         int max_index = dom->aperture_size >> APERTURE_RANGE_SHIFT;
1706         int i = start >> APERTURE_RANGE_SHIFT;
1707         unsigned long boundary_size;
1708         unsigned long address = -1;
1709         unsigned long limit;
1710
1711         next_bit >>= PAGE_SHIFT;
1712
1713         boundary_size = ALIGN(dma_get_seg_boundary(dev) + 1,
1714                         PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1715
1716         for (;i < max_index; ++i) {
1717                 unsigned long offset = dom->aperture[i]->offset >> PAGE_SHIFT;
1718
1719                 if (dom->aperture[i]->offset >= dma_mask)
1720                         break;
1721
1722                 limit = iommu_device_max_index(APERTURE_RANGE_PAGES, offset,
1723                                                dma_mask >> PAGE_SHIFT);
1724
1725                 address = iommu_area_alloc(dom->aperture[i]->bitmap,
1726                                            limit, next_bit, pages, 0,
1727                                             boundary_size, align_mask);
1728                 if (address != -1) {
1729                         address = dom->aperture[i]->offset +
1730                                   (address << PAGE_SHIFT);
1731                         dom->next_address = address + (pages << PAGE_SHIFT);
1732                         break;
1733                 }
1734
1735                 next_bit = 0;
1736         }
1737
1738         return address;
1739 }
1740
1741 static unsigned long dma_ops_alloc_addresses(struct device *dev,
1742                                              struct dma_ops_domain *dom,
1743                                              unsigned int pages,
1744                                              unsigned long align_mask,
1745                                              u64 dma_mask)
1746 {
1747         unsigned long address;
1748
1749 #ifdef CONFIG_IOMMU_STRESS
1750         dom->next_address = 0;
1751         dom->need_flush = true;
1752 #endif
1753
1754         address = dma_ops_area_alloc(dev, dom, pages, align_mask,
1755                                      dma_mask, dom->next_address);
1756
1757         if (address == -1) {
1758                 dom->next_address = 0;
1759                 address = dma_ops_area_alloc(dev, dom, pages, align_mask,
1760                                              dma_mask, 0);
1761                 dom->need_flush = true;
1762         }
1763
1764         if (unlikely(address == -1))
1765                 address = DMA_ERROR_CODE;
1766
1767         WARN_ON((address + (PAGE_SIZE*pages)) > dom->aperture_size);
1768
1769         return address;
1770 }
1771
1772 /*
1773  * The address free function.
1774  *
1775  * called with domain->lock held
1776  */
1777 static void dma_ops_free_addresses(struct dma_ops_domain *dom,
1778                                    unsigned long address,
1779                                    unsigned int pages)
1780 {
1781         unsigned i = address >> APERTURE_RANGE_SHIFT;
1782         struct aperture_range *range = dom->aperture[i];
1783
1784         BUG_ON(i >= APERTURE_MAX_RANGES || range == NULL);
1785
1786 #ifdef CONFIG_IOMMU_STRESS
1787         if (i < 4)
1788                 return;
1789 #endif
1790
1791         if (address >= dom->next_address)
1792                 dom->need_flush = true;
1793
1794         address = (address % APERTURE_RANGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1795
1796         bitmap_clear(range->bitmap, address, pages);
1797
1798 }
1799
1800 /****************************************************************************
1801  *
1802  * The next functions belong to the domain allocation. A domain is
1803  * allocated for every IOMMU as the default domain. If device isolation
1804  * is enabled, every device get its own domain. The most important thing
1805  * about domains is the page table mapping the DMA address space they
1806  * contain.
1807  *
1808  ****************************************************************************/
1809
1810 /*
1811  * This function adds a protection domain to the global protection domain list
1812  */
1813 static void add_domain_to_list(struct protection_domain *domain)
1814 {
1815         unsigned long flags;
1816
1817         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1818         list_add(&domain->list, &amd_iommu_pd_list);
1819         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1820 }
1821
1822 /*
1823  * This function removes a protection domain to the global
1824  * protection domain list
1825  */
1826 static void del_domain_from_list(struct protection_domain *domain)
1827 {
1828         unsigned long flags;
1829
1830         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1831         list_del(&domain->list);
1832         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1833 }
1834
1835 static u16 domain_id_alloc(void)
1836 {
1837         unsigned long flags;
1838         int id;
1839
1840         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1841         id = find_first_zero_bit(amd_iommu_pd_alloc_bitmap, MAX_DOMAIN_ID);
1842         BUG_ON(id == 0);
1843         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1844                 __set_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1845         else
1846                 id = 0;
1847         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1848
1849         return id;
1850 }
1851
1852 static void domain_id_free(int id)
1853 {
1854         unsigned long flags;
1855
1856         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1857         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1858                 __clear_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1859         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1860 }
1861
1862 #define DEFINE_FREE_PT_FN(LVL, FN)                              \
1863 static void free_pt_##LVL (unsigned long __pt)                  \
1864 {                                                               \
1865         unsigned long p;                                        \
1866         u64 *pt;                                                \
1867         int i;                                                  \
1868                                                                 \
1869         pt = (u64 *)__pt;                                       \
1870                                                                 \
1871         for (i = 0; i < 512; ++i) {                             \
1872                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(pt[i]))                  \
1873                         continue;                               \
1874                                                                 \
1875                 p = (unsigned long)IOMMU_PTE_PAGE(pt[i]);       \
1876                 FN(p);                                          \
1877         }                                                       \
1878         free_page((unsigned long)pt);                           \
1879 }
1880
1881 DEFINE_FREE_PT_FN(l2, free_page)
1882 DEFINE_FREE_PT_FN(l3, free_pt_l2)
1883 DEFINE_FREE_PT_FN(l4, free_pt_l3)
1884 DEFINE_FREE_PT_FN(l5, free_pt_l4)
1885 DEFINE_FREE_PT_FN(l6, free_pt_l5)
1886
1887 static void free_pagetable(struct protection_domain *domain)
1888 {
1889         unsigned long root = (unsigned long)domain->pt_root;
1890
1891         switch (domain->mode) {
1892         case PAGE_MODE_NONE:
1893                 break;
1894         case PAGE_MODE_1_LEVEL:
1895                 free_page(root);
1896                 break;
1897         case PAGE_MODE_2_LEVEL:
1898                 free_pt_l2(root);
1899                 break;
1900         case PAGE_MODE_3_LEVEL:
1901                 free_pt_l3(root);
1902                 break;
1903         case PAGE_MODE_4_LEVEL:
1904                 free_pt_l4(root);
1905                 break;
1906         case PAGE_MODE_5_LEVEL:
1907                 free_pt_l5(root);
1908                 break;
1909         case PAGE_MODE_6_LEVEL:
1910                 free_pt_l6(root);
1911                 break;
1912         default:
1913                 BUG();
1914         }
1915 }
1916
1917 static void free_gcr3_tbl_level1(u64 *tbl)
1918 {
1919         u64 *ptr;
1920         int i;
1921
1922         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1923                 if (!(tbl[i] & GCR3_VALID))
1924                         continue;
1925
1926                 ptr = __va(tbl[i] & PAGE_MASK);
1927
1928                 free_page((unsigned long)ptr);
1929         }
1930 }
1931
1932 static void free_gcr3_tbl_level2(u64 *tbl)
1933 {
1934         u64 *ptr;
1935         int i;
1936
1937         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1938                 if (!(tbl[i] & GCR3_VALID))
1939                         continue;
1940
1941                 ptr = __va(tbl[i] & PAGE_MASK);
1942
1943                 free_gcr3_tbl_level1(ptr);
1944         }
1945 }
1946
1947 static void free_gcr3_table(struct protection_domain *domain)
1948 {
1949         if (domain->glx == 2)
1950                 free_gcr3_tbl_level2(domain->gcr3_tbl);
1951         else if (domain->glx == 1)
1952                 free_gcr3_tbl_level1(domain->gcr3_tbl);
1953         else if (domain->glx != 0)
1954                 BUG();
1955
1956         free_page((unsigned long)domain->gcr3_tbl);
1957 }
1958
1959 /*
1960  * Free a domain, only used if something went wrong in the
1961  * allocation path and we need to free an already allocated page table
1962  */
1963 static void dma_ops_domain_free(struct dma_ops_domain *dom)
1964 {
1965         int i;
1966
1967         if (!dom)
1968                 return;
1969
1970         del_domain_from_list(&dom->domain);
1971
1972         free_pagetable(&dom->domain);
1973
1974         for (i = 0; i < APERTURE_MAX_RANGES; ++i) {
1975                 if (!dom->aperture[i])
1976                         continue;
1977                 free_page((unsigned long)dom->aperture[i]->bitmap);
1978                 kfree(dom->aperture[i]);
1979         }
1980
1981         kfree(dom);
1982 }
1983
1984 /*
1985  * Allocates a new protection domain usable for the dma_ops functions.
1986  * It also initializes the page table and the address allocator data
1987  * structures required for the dma_ops interface
1988  */
1989 static struct dma_ops_domain *dma_ops_domain_alloc(void)
1990 {
1991         struct dma_ops_domain *dma_dom;
1992
1993         dma_dom = kzalloc(sizeof(struct dma_ops_domain), GFP_KERNEL);
1994         if (!dma_dom)
1995                 return NULL;
1996
1997         spin_lock_init(&dma_dom->domain.lock);
1998
1999         dma_dom->domain.id = domain_id_alloc();
2000         if (dma_dom->domain.id == 0)
2001                 goto free_dma_dom;
2002         INIT_LIST_HEAD(&dma_dom->domain.dev_list);
2003         dma_dom->domain.mode = PAGE_MODE_2_LEVEL;
2004         dma_dom->domain.pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
2005         dma_dom->domain.flags = PD_DMA_OPS_MASK;
2006         dma_dom->domain.priv = dma_dom;
2007         if (!dma_dom->domain.pt_root)
2008                 goto free_dma_dom;
2009
2010         dma_dom->need_flush = false;
2011         dma_dom->target_dev = 0xffff;
2012
2013         add_domain_to_list(&dma_dom->domain);
2014
2015         if (alloc_new_range(dma_dom, true, GFP_KERNEL))
2016                 goto free_dma_dom;
2017
2018         /*
2019          * mark the first page as allocated so we never return 0 as
2020          * a valid dma-address. So we can use 0 as error value
2021          */
2022         dma_dom->aperture[0]->bitmap[0] = 1;
2023         dma_dom->next_address = 0;
2024
2025
2026         return dma_dom;
2027
2028 free_dma_dom:
2029         dma_ops_domain_free(dma_dom);
2030
2031         return NULL;
2032 }
2033
2034 /*
2035  * little helper function to check whether a given protection domain is a
2036  * dma_ops domain
2037  */
2038 static bool dma_ops_domain(struct protection_domain *domain)
2039 {
2040         return domain->flags & PD_DMA_OPS_MASK;
2041 }
2042
2043 static void set_dte_entry(u16 devid, struct protection_domain *domain, bool ats)
2044 {
2045         u64 pte_root = 0;
2046         u64 flags = 0;
2047
2048         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
2049                 pte_root = virt_to_phys(domain->pt_root);
2050
2051         pte_root |= (domain->mode & DEV_ENTRY_MODE_MASK)
2052                     << DEV_ENTRY_MODE_SHIFT;
2053         pte_root |= IOMMU_PTE_IR | IOMMU_PTE_IW | IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_TV;
2054
2055         flags = amd_iommu_dev_table[devid].data[1];
2056
2057         if (ats)
2058                 flags |= DTE_FLAG_IOTLB;
2059
2060         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK) {
2061                 u64 gcr3 = __pa(domain->gcr3_tbl);
2062                 u64 glx  = domain->glx;
2063                 u64 tmp;
2064
2065                 pte_root |= DTE_FLAG_GV;
2066                 pte_root |= (glx & DTE_GLX_MASK) << DTE_GLX_SHIFT;
2067
2068                 /* First mask out possible old values for GCR3 table */
2069                 tmp = DTE_GCR3_VAL_B(~0ULL) << DTE_GCR3_SHIFT_B;
2070                 flags    &= ~tmp;
2071
2072                 tmp = DTE_GCR3_VAL_C(~0ULL) << DTE_GCR3_SHIFT_C;
2073                 flags    &= ~tmp;
2074
2075                 /* Encode GCR3 table into DTE */
2076                 tmp = DTE_GCR3_VAL_A(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_A;
2077                 pte_root |= tmp;
2078
2079                 tmp = DTE_GCR3_VAL_B(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_B;
2080                 flags    |= tmp;
2081
2082                 tmp = DTE_GCR3_VAL_C(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_C;
2083                 flags    |= tmp;
2084         }
2085
2086         flags &= ~(0xffffUL);
2087         flags |= domain->id;
2088
2089         amd_iommu_dev_table[devid].data[1]  = flags;
2090         amd_iommu_dev_table[devid].data[0]  = pte_root;
2091 }
2092
2093 static void clear_dte_entry(u16 devid)
2094 {
2095         /* remove entry from the device table seen by the hardware */
2096         amd_iommu_dev_table[devid].data[0] = IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_TV;
2097         amd_iommu_dev_table[devid].data[1] = 0;
2098
2099         amd_iommu_apply_erratum_63(devid);
2100 }
2101
2102 static void do_attach(struct iommu_dev_data *dev_data,
2103                       struct protection_domain *domain)
2104 {
2105         struct amd_iommu *iommu;
2106         bool ats;
2107
2108         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
2109         ats   = dev_data->ats.enabled;
2110
2111         /* Update data structures */
2112         dev_data->domain = domain;
2113         list_add(&dev_data->list, &domain->dev_list);
2114         set_dte_entry(dev_data->devid, domain, ats);
2115
2116         /* Do reference counting */
2117         domain->dev_iommu[iommu->index] += 1;
2118         domain->dev_cnt                 += 1;
2119
2120         /* Flush the DTE entry */
2121         device_flush_dte(dev_data);
2122 }
2123
2124 static void do_detach(struct iommu_dev_data *dev_data)
2125 {
2126         struct amd_iommu *iommu;
2127
2128         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
2129
2130         /* decrease reference counters */
2131         dev_data->domain->dev_iommu[iommu->index] -= 1;
2132         dev_data->domain->dev_cnt                 -= 1;
2133
2134         /* Update data structures */
2135         dev_data->domain = NULL;
2136         list_del(&dev_data->list);
2137         clear_dte_entry(dev_data->devid);
2138
2139         /* Flush the DTE entry */
2140         device_flush_dte(dev_data);
2141 }
2142
2143 /*
2144  * If a device is not yet associated with a domain, this function does
2145  * assigns it visible for the hardware
2146  */
2147 static int __attach_device(struct iommu_dev_data *dev_data,
2148                            struct protection_domain *domain)
2149 {
2150         struct iommu_dev_data *head, *entry;
2151         int ret;
2152
2153         /* lock domain */
2154         spin_lock(&domain->lock);
2155
2156         head = dev_data;
2157
2158         if (head->alias_data != NULL)
2159                 head = head->alias_data;
2160
2161         /* Now we have the root of the alias group, if any */
2162
2163         ret = -EBUSY;
2164         if (head->domain != NULL)
2165                 goto out_unlock;
2166
2167         /* Attach alias group root */
2168         do_attach(head, domain);
2169
2170         /* Attach other devices in the alias group */
2171         list_for_each_entry(entry, &head->alias_list, alias_list)
2172                 do_attach(entry, domain);
2173
2174         ret = 0;
2175
2176 out_unlock:
2177
2178         /* ready */
2179         spin_unlock(&domain->lock);
2180
2181         return ret;
2182 }
2183
2184
2185 static void pdev_iommuv2_disable(struct pci_dev *pdev)
2186 {
2187         pci_disable_ats(pdev);
2188         pci_disable_pri(pdev);
2189         pci_disable_pasid(pdev);
2190 }
2191
2192 /* FIXME: Change generic reset-function to do the same */
2193 static int pri_reset_while_enabled(struct pci_dev *pdev)
2194 {
2195         u16 control;
2196         int pos;
2197
2198         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PRI);
2199         if (!pos)
2200                 return -EINVAL;
2201
2202         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_CTRL, &control);
2203         control |= PCI_PRI_CTRL_RESET;
2204         pci_write_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_CTRL, control);
2205
2206         return 0;
2207 }
2208
2209 static int pdev_iommuv2_enable(struct pci_dev *pdev)
2210 {
2211         bool reset_enable;
2212         int reqs, ret;
2213
2214         /* FIXME: Hardcode number of outstanding requests for now */
2215         reqs = 32;
2216         if (pdev_pri_erratum(pdev, AMD_PRI_DEV_ERRATUM_LIMIT_REQ_ONE))
2217                 reqs = 1;
2218         reset_enable = pdev_pri_erratum(pdev, AMD_PRI_DEV_ERRATUM_ENABLE_RESET);
2219
2220         /* Only allow access to user-accessible pages */
2221         ret = pci_enable_pasid(pdev, 0);
2222         if (ret)
2223                 goto out_err;
2224
2225         /* First reset the PRI state of the device */
2226         ret = pci_reset_pri(pdev);
2227         if (ret)
2228                 goto out_err;
2229
2230         /* Enable PRI */
2231         ret = pci_enable_pri(pdev, reqs);
2232         if (ret)
2233                 goto out_err;
2234
2235         if (reset_enable) {
2236                 ret = pri_reset_while_enabled(pdev);
2237                 if (ret)
2238                         goto out_err;
2239         }
2240
2241         ret = pci_enable_ats(pdev, PAGE_SHIFT);
2242         if (ret)
2243                 goto out_err;
2244
2245         return 0;
2246
2247 out_err:
2248         pci_disable_pri(pdev);
2249         pci_disable_pasid(pdev);
2250
2251         return ret;
2252 }
2253
2254 /* FIXME: Move this to PCI code */
2255 #define PCI_PRI_TLP_OFF         (1 << 15)
2256
2257 static bool pci_pri_tlp_required(struct pci_dev *pdev)
2258 {
2259         u16 status;
2260         int pos;
2261
2262         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PRI);
2263         if (!pos)
2264                 return false;
2265
2266         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_STATUS, &status);
2267
2268         return (status & PCI_PRI_TLP_OFF) ? true : false;
2269 }
2270
2271 /*
2272  * If a device is not yet associated with a domain, this function
2273  * assigns it visible for the hardware
2274  */
2275 static int attach_device(struct device *dev,
2276                          struct protection_domain *domain)
2277 {
2278         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
2279         struct iommu_dev_data *dev_data;
2280         unsigned long flags;
2281         int ret;
2282
2283         dev_data = get_dev_data(dev);
2284
2285         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK) {
2286                 if (!dev_data->iommu_v2 || !dev_data->passthrough)
2287                         return -EINVAL;
2288
2289                 if (pdev_iommuv2_enable(pdev) != 0)
2290                         return -EINVAL;
2291
2292                 dev_data->ats.enabled = true;
2293                 dev_data->ats.qdep    = pci_ats_queue_depth(pdev);
2294                 dev_data->pri_tlp     = pci_pri_tlp_required(pdev);
2295         } else if (amd_iommu_iotlb_sup &&
2296                    pci_enable_ats(pdev, PAGE_SHIFT) == 0) {
2297                 dev_data->ats.enabled = true;
2298                 dev_data->ats.qdep    = pci_ats_queue_depth(pdev);
2299         }
2300
2301         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2302         ret = __attach_device(dev_data, domain);
2303         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2304
2305         /*
2306          * We might boot into a crash-kernel here. The crashed kernel
2307          * left the caches in the IOMMU dirty. So we have to flush
2308          * here to evict all dirty stuff.
2309          */
2310         domain_flush_tlb_pde(domain);
2311
2312         return ret;
2313 }
2314
2315 /*
2316  * Removes a device from a protection domain (unlocked)
2317  */
2318 static void __detach_device(struct iommu_dev_data *dev_data)
2319 {
2320         struct iommu_dev_data *head, *entry;
2321         struct protection_domain *domain;
2322         unsigned long flags;
2323
2324         BUG_ON(!dev_data->domain);
2325
2326         domain = dev_data->domain;
2327
2328         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2329
2330         head = dev_data;
2331         if (head->alias_data != NULL)
2332                 head = head->alias_data;
2333
2334         list_for_each_entry(entry, &head->alias_list, alias_list)
2335                 do_detach(entry);
2336
2337         do_detach(head);
2338
2339         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2340
2341         /*
2342          * If we run in passthrough mode the device must be assigned to the
2343          * passthrough domain if it is detached from any other domain.
2344          * Make sure we can deassign from the pt_domain itself.
2345          */
2346         if (dev_data->passthrough &&
2347             (dev_data->domain == NULL && domain != pt_domain))
2348                 __attach_device(dev_data, pt_domain);
2349 }
2350
2351 /*
2352  * Removes a device from a protection domain (with devtable_lock held)
2353  */
2354 static void detach_device(struct device *dev)
2355 {
2356         struct protection_domain *domain;
2357         struct iommu_dev_data *dev_data;
2358         unsigned long flags;
2359
2360         dev_data = get_dev_data(dev);
2361         domain   = dev_data->domain;
2362
2363         /* lock device table */
2364         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2365         __detach_device(dev_data);
2366         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2367
2368         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
2369                 pdev_iommuv2_disable(to_pci_dev(dev));
2370         else if (dev_data->ats.enabled)
2371                 pci_disable_ats(to_pci_dev(dev));
2372
2373         dev_data->ats.enabled = false;
2374 }
2375
2376 /*
2377  * Find out the protection domain structure for a given PCI device. This
2378  * will give us the pointer to the page table root for example.
2379  */
2380 static struct protection_domain *domain_for_device(struct device *dev)
2381 {
2382         struct iommu_dev_data *dev_data;
2383         struct protection_domain *dom = NULL;
2384         unsigned long flags;
2385
2386         dev_data   = get_dev_data(dev);
2387
2388         if (dev_data->domain)
2389                 return dev_data->domain;
2390
2391         if (dev_data->alias_data != NULL) {
2392                 struct iommu_dev_data *alias_data = dev_data->alias_data;
2393
2394                 read_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2395                 if (alias_data->domain != NULL) {
2396                         __attach_device(dev_data, alias_data->domain);
2397                         dom = alias_data->domain;
2398                 }
2399                 read_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2400         }
2401
2402         return dom;
2403 }
2404
2405 static int device_change_notifier(struct notifier_block *nb,
2406                                   unsigned long action, void *data)
2407 {
2408         struct dma_ops_domain *dma_domain;
2409         struct protection_domain *domain;
2410         struct iommu_dev_data *dev_data;
2411         struct device *dev = data;
2412         struct amd_iommu *iommu;
2413         unsigned long flags;
2414         u16 devid;
2415
2416         if (!check_device(dev))
2417                 return 0;
2418
2419         devid    = get_device_id(dev);
2420         iommu    = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2421         dev_data = get_dev_data(dev);
2422
2423         switch (action) {
2424         case BUS_NOTIFY_ADD_DEVICE:
2425
2426                 iommu_init_device(dev);
2427                 init_iommu_group(dev);
2428
2429                 /*
2430                  * dev_data is still NULL and
2431                  * got initialized in iommu_init_device
2432                  */
2433                 dev_data = get_dev_data(dev);
2434
2435                 if (iommu_pass_through || dev_data->iommu_v2) {
2436                         dev_data->passthrough = true;
2437                         attach_device(dev, pt_domain);
2438                         break;
2439                 }
2440
2441                 domain = domain_for_device(dev);
2442
2443                 /* allocate a protection domain if a device is added */
2444                 dma_domain = find_protection_domain(devid);
2445                 if (!dma_domain) {
2446                         dma_domain = dma_ops_domain_alloc();
2447                         if (!dma_domain)
2448                                 goto out;
2449                         dma_domain->target_dev = devid;
2450
2451                         spin_lock_irqsave(&iommu_pd_list_lock, flags);
2452                         list_add_tail(&dma_domain->list, &iommu_pd_list);
2453                         spin_unlock_irqrestore(&iommu_pd_list_lock, flags);
2454                 }
2455
2456                 dev->archdata.dma_ops = &amd_iommu_dma_ops;
2457
2458                 break;
2459         case BUS_NOTIFY_REMOVED_DEVICE:
2460
2461                 iommu_uninit_device(dev);
2462
2463         default:
2464                 goto out;
2465         }
2466
2467         iommu_completion_wait(iommu);
2468
2469 out:
2470         return 0;
2471 }
2472
2473 static struct notifier_block device_nb = {
2474         .notifier_call = device_change_notifier,
2475 };
2476
2477 void amd_iommu_init_notifier(void)
2478 {
2479         bus_register_notifier(&pci_bus_type, &device_nb);
2480 }
2481
2482 /*****************************************************************************
2483  *
2484  * The next functions belong to the dma_ops mapping/unmapping code.
2485  *
2486  *****************************************************************************/
2487
2488 /*
2489  * In the dma_ops path we only have the struct device. This function
2490  * finds the corresponding IOMMU, the protection domain and the
2491  * requestor id for a given device.
2492  * If the device is not yet associated with a domain this is also done
2493  * in this function.
2494  */
2495 static struct protection_domain *get_domain(struct device *dev)
2496 {
2497         struct protection_domain *domain;
2498         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2499         u16 devid = get_device_id(dev);
2500
2501         if (!check_device(dev))
2502                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2503
2504         domain = domain_for_device(dev);
2505         if (domain != NULL && !dma_ops_domain(domain))
2506                 return ERR_PTR(-EBUSY);
2507
2508         if (domain != NULL)
2509                 return domain;
2510
2511         /* Device not bound yet - bind it */
2512         dma_dom = find_protection_domain(devid);
2513         if (!dma_dom)
2514                 dma_dom = amd_iommu_rlookup_table[devid]->default_dom;
2515         attach_device(dev, &dma_dom->domain);
2516         DUMP_printk("Using protection domain %d for device %s\n",
2517                     dma_dom->domain.id, dev_name(dev));
2518
2519         return &dma_dom->domain;
2520 }
2521
2522 static void update_device_table(struct protection_domain *domain)
2523 {
2524         struct iommu_dev_data *dev_data;
2525
2526         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list)
2527                 set_dte_entry(dev_data->devid, domain, dev_data->ats.enabled);
2528 }
2529
2530 static void update_domain(struct protection_domain *domain)
2531 {
2532         if (!domain->updated)
2533                 return;
2534
2535         update_device_table(domain);
2536
2537         domain_flush_devices(domain);
2538         domain_flush_tlb_pde(domain);
2539
2540         domain->updated = false;
2541 }
2542
2543 /*
2544  * This function fetches the PTE for a given address in the aperture
2545  */
2546 static u64* dma_ops_get_pte(struct dma_ops_domain *dom,
2547                             unsigned long address)
2548 {
2549         struct aperture_range *aperture;
2550         u64 *pte, *pte_page;
2551
2552         aperture = dom->aperture[APERTURE_RANGE_INDEX(address)];
2553         if (!aperture)
2554                 return NULL;
2555
2556         pte = aperture->pte_pages[APERTURE_PAGE_INDEX(address)];
2557         if (!pte) {
2558                 pte = alloc_pte(&dom->domain, address, PAGE_SIZE, &pte_page,
2559                                 GFP_ATOMIC);
2560                 aperture->pte_pages[APERTURE_PAGE_INDEX(address)] = pte_page;
2561         } else
2562                 pte += PM_LEVEL_INDEX(0, address);
2563
2564         update_domain(&dom->domain);
2565
2566         return pte;
2567 }
2568
2569 /*
2570  * This is the generic map function. It maps one 4kb page at paddr to
2571  * the given address in the DMA address space for the domain.
2572  */
2573 static dma_addr_t dma_ops_domain_map(struct dma_ops_domain *dom,
2574                                      unsigned long address,
2575                                      phys_addr_t paddr,
2576                                      int direction)
2577 {
2578         u64 *pte, __pte;
2579
2580         WARN_ON(address > dom->aperture_size);
2581
2582         paddr &= PAGE_MASK;
2583
2584         pte  = dma_ops_get_pte(dom, address);
2585         if (!pte)
2586                 return DMA_ERROR_CODE;
2587
2588         __pte = paddr | IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_FC;
2589
2590         if (direction == DMA_TO_DEVICE)
2591                 __pte |= IOMMU_PTE_IR;
2592         else if (direction == DMA_FROM_DEVICE)
2593                 __pte |= IOMMU_PTE_IW;
2594         else if (direction == DMA_BIDIRECTIONAL)
2595                 __pte |= IOMMU_PTE_IR | IOMMU_PTE_IW;
2596
2597         WARN_ON(*pte);
2598
2599         *pte = __pte;
2600
2601         return (dma_addr_t)address;
2602 }
2603
2604 /*
2605  * The generic unmapping function for on page in the DMA address space.
2606  */
2607 static void dma_ops_domain_unmap(struct dma_ops_domain *dom,
2608                                  unsigned long address)
2609 {
2610         struct aperture_range *aperture;
2611         u64 *pte;
2612
2613         if (address >= dom->aperture_size)
2614                 return;
2615
2616         aperture = dom->aperture[APERTURE_RANGE_INDEX(address)];
2617         if (!aperture)
2618                 return;
2619
2620         pte  = aperture->pte_pages[APERTURE_PAGE_INDEX(address)];
2621         if (!pte)
2622                 return;
2623
2624         pte += PM_LEVEL_INDEX(0, address);
2625
2626         WARN_ON(!*pte);
2627
2628         *pte = 0ULL;
2629 }
2630
2631 /*
2632  * This function contains common code for mapping of a physically
2633  * contiguous memory region into DMA address space. It is used by all
2634  * mapping functions provided with this IOMMU driver.
2635  * Must be called with the domain lock held.
2636  */
2637 static dma_addr_t __map_single(struct device *dev,
2638                                struct dma_ops_domain *dma_dom,
2639                                phys_addr_t paddr,
2640                                size_t size,
2641                                int dir,
2642                                bool align,
2643                                u64 dma_mask)
2644 {
2645         dma_addr_t offset = paddr & ~PAGE_MASK;
2646         dma_addr_t address, start, ret;
2647         unsigned int pages;
2648         unsigned long align_mask = 0;
2649         int i;
2650
2651         pages = iommu_num_pages(paddr, size, PAGE_SIZE);
2652         paddr &= PAGE_MASK;
2653
2654         INC_STATS_COUNTER(total_map_requests);
2655
2656         if (pages > 1)
2657                 INC_STATS_COUNTER(cross_page);
2658
2659         if (align)
2660                 align_mask = (1UL << get_order(size)) - 1;
2661
2662 retry:
2663         address = dma_ops_alloc_addresses(dev, dma_dom, pages, align_mask,
2664                                           dma_mask);
2665         if (unlikely(address == DMA_ERROR_CODE)) {
2666                 /*
2667                  * setting next_address here will let the address
2668                  * allocator only scan the new allocated range in the
2669                  * first run. This is a small optimization.
2670                  */
2671                 dma_dom->next_address = dma_dom->aperture_size;
2672
2673                 if (alloc_new_range(dma_dom, false, GFP_ATOMIC))
2674                         goto out;
2675
2676                 /*
2677                  * aperture was successfully enlarged by 128 MB, try
2678                  * allocation again
2679                  */
2680                 goto retry;
2681         }
2682
2683         start = address;
2684         for (i = 0; i < pages; ++i) {
2685                 ret = dma_ops_domain_map(dma_dom, start, paddr, dir);
2686                 if (ret == DMA_ERROR_CODE)
2687                         goto out_unmap;
2688
2689                 paddr += PAGE_SIZE;
2690                 start += PAGE_SIZE;
2691         }
2692         address += offset;
2693
2694         ADD_STATS_COUNTER(alloced_io_mem, size);
2695
2696         if (unlikely(dma_dom->need_flush && !amd_iommu_unmap_flush)) {
2697                 domain_flush_tlb(&dma_dom->domain);
2698                 dma_dom->need_flush = false;
2699         } else if (unlikely(amd_iommu_np_cache))
2700                 domain_flush_pages(&dma_dom->domain, address, size);
2701
2702 out:
2703         return address;
2704
2705 out_unmap:
2706
2707         for (--i; i >= 0; --i) {
2708                 start -= PAGE_SIZE;
2709                 dma_ops_domain_unmap(dma_dom, start);
2710         }
2711
2712         dma_ops_free_addresses(dma_dom, address, pages);
2713
2714         return DMA_ERROR_CODE;
2715 }
2716
2717 /*
2718  * Does the reverse of the __map_single function. Must be called with
2719  * the domain lock held too
2720  */
2721 static void __unmap_single(struct dma_ops_domain *dma_dom,
2722                            dma_addr_t dma_addr,
2723                            size_t size,
2724                            int dir)
2725 {
2726         dma_addr_t flush_addr;
2727         dma_addr_t i, start;
2728         unsigned int pages;
2729
2730         if ((dma_addr == DMA_ERROR_CODE) ||
2731             (dma_addr + size > dma_dom->aperture_size))
2732                 return;
2733
2734         flush_addr = dma_addr;
2735         pages = iommu_num_pages(dma_addr, size, PAGE_SIZE);
2736         dma_addr &= PAGE_MASK;
2737         start = dma_addr;
2738
2739         for (i = 0; i < pages; ++i) {
2740                 dma_ops_domain_unmap(dma_dom, start);
2741                 start += PAGE_SIZE;
2742         }
2743
2744         SUB_STATS_COUNTER(alloced_io_mem, size);
2745
2746         dma_ops_free_addresses(dma_dom, dma_addr, pages);
2747
2748         if (amd_iommu_unmap_flush || dma_dom->need_flush) {
2749                 domain_flush_pages(&dma_dom->domain, flush_addr, size);
2750                 dma_dom->need_flush = false;
2751         }
2752 }
2753
2754 /*
2755  * The exported map_single function for dma_ops.
2756  */
2757 static dma_addr_t map_page(struct device *dev, struct page *page,
2758                            unsigned long offset, size_t size,
2759                            enum dma_data_direction dir,
2760                            struct dma_attrs *attrs)
2761 {
2762         unsigned long flags;
2763         struct protection_domain *domain;
2764         dma_addr_t addr;
2765         u64 dma_mask;
2766         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + offset;
2767
2768         INC_STATS_COUNTER(cnt_map_single);
2769
2770         domain = get_domain(dev);
2771         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL)
2772                 return (dma_addr_t)paddr;
2773         else if (IS_ERR(domain))
2774                 return DMA_ERROR_CODE;
2775
2776         dma_mask = *dev->dma_mask;
2777
2778         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2779
2780         addr = __map_single(dev, domain->priv, paddr, size, dir, false,
2781                             dma_mask);
2782         if (addr == DMA_ERROR_CODE)
2783                 goto out;
2784
2785         domain_flush_complete(domain);
2786
2787 out:
2788         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2789
2790         return addr;
2791 }
2792
2793 /*
2794  * The exported unmap_single function for dma_ops.
2795  */
2796 static void unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
2797                        enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
2798 {
2799         unsigned long flags;
2800         struct protection_domain *domain;
2801
2802         INC_STATS_COUNTER(cnt_unmap_single);
2803
2804         domain = get_domain(dev);
2805         if (IS_ERR(domain))
2806                 return;
2807
2808         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2809
2810         __unmap_single(domain->priv, dma_addr, size, dir);
2811
2812         domain_flush_complete(domain);
2813
2814         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2815 }
2816
2817 /*
2818  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
2819  * lists).
2820  */
2821 static int map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
2822                   int nelems, enum dma_data_direction dir,
2823                   struct dma_attrs *attrs)
2824 {
2825         unsigned long flags;
2826         struct protection_domain *domain;
2827         int i;
2828         struct scatterlist *s;
2829         phys_addr_t paddr;
2830         int mapped_elems = 0;
2831         u64 dma_mask;
2832
2833         INC_STATS_COUNTER(cnt_map_sg);
2834
2835         domain = get_domain(dev);
2836         if (IS_ERR(domain))
2837                 return 0;
2838
2839         dma_mask = *dev->dma_mask;
2840
2841         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2842
2843         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2844                 paddr = sg_phys(s);
2845
2846                 s->dma_address = __map_single(dev, domain->priv,
2847                                               paddr, s->length, dir, false,
2848                                               dma_mask);
2849
2850                 if (s->dma_address) {
2851                         s->dma_length = s->length;
2852                         mapped_elems++;
2853                 } else
2854                         goto unmap;
2855         }
2856
2857         domain_flush_complete(domain);
2858
2859 out:
2860         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2861
2862         return mapped_elems;
2863 unmap:
2864         for_each_sg(sglist, s, mapped_elems, i) {
2865                 if (s->dma_address)
2866                         __unmap_single(domain->priv, s->dma_address,
2867                                        s->dma_length, dir);
2868                 s->dma_address = s->dma_length = 0;
2869         }
2870
2871         mapped_elems = 0;
2872
2873         goto out;
2874 }
2875
2876 /*
2877  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
2878  * lists).
2879  */
2880 static void unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
2881                      int nelems, enum dma_data_direction dir,
2882                      struct dma_attrs *attrs)
2883 {
2884         unsigned long flags;
2885         struct protection_domain *domain;
2886         struct scatterlist *s;
2887         int i;
2888
2889         INC_STATS_COUNTER(cnt_unmap_sg);
2890
2891         domain = get_domain(dev);
2892         if (IS_ERR(domain))
2893                 return;
2894
2895         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2896
2897         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2898                 __unmap_single(domain->priv, s->dma_address,
2899                                s->dma_length, dir);
2900                 s->dma_address = s->dma_length = 0;
2901         }
2902
2903         domain_flush_complete(domain);
2904
2905         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2906 }
2907
2908 /*
2909  * The exported alloc_coherent function for dma_ops.
2910  */
2911 static void *alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
2912                             dma_addr_t *dma_addr, gfp_t flag,
2913                             struct dma_attrs *attrs)
2914 {
2915         u64 dma_mask = dev->coherent_dma_mask;
2916         struct protection_domain *domain;
2917         unsigned long flags;
2918         struct page *page;
2919
2920         INC_STATS_COUNTER(cnt_alloc_coherent);
2921
2922         domain = get_domain(dev);
2923         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL) {
2924                 page = alloc_pages(flag, get_order(size));
2925                 *dma_addr = page_to_phys(page);
2926                 return page_address(page);
2927         } else if (IS_ERR(domain))
2928                 return NULL;
2929
2930         size      = PAGE_ALIGN(size);
2931         dma_mask  = dev->coherent_dma_mask;
2932         flag     &= ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM | __GFP_DMA32);
2933
2934         page = alloc_pages(flag | __GFP_NOWARN,  get_order(size));
2935         if (!page) {
2936                 if (!(flag & __GFP_WAIT))
2937                         return NULL;
2938
2939                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, size >> PAGE_SHIFT,
2940                                                  get_order(size));
2941                 if (!page)
2942                         return NULL;
2943         }
2944
2945         if (!dma_mask)
2946                 dma_mask = *dev->dma_mask;
2947
2948         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2949
2950         *dma_addr = __map_single(dev, domain->priv, page_to_phys(page),
2951                                  size, DMA_BIDIRECTIONAL, true, dma_mask);
2952
2953         if (*dma_addr == DMA_ERROR_CODE) {
2954                 spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2955                 goto out_free;
2956         }
2957
2958         domain_flush_complete(domain);
2959
2960         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2961
2962         return page_address(page);
2963
2964 out_free:
2965
2966         if (!dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT))
2967                 __free_pages(page, get_order(size));
2968
2969         return NULL;
2970 }
2971
2972 /*
2973  * The exported free_coherent function for dma_ops.
2974  */
2975 static void free_coherent(struct device *dev, size_t size,
2976                           void *virt_addr, dma_addr_t dma_addr,
2977                           struct dma_attrs *attrs)
2978 {
2979         struct protection_domain *domain;
2980         unsigned long flags;
2981         struct page *page;
2982
2983         INC_STATS_COUNTER(cnt_free_coherent);
2984
2985         page = virt_to_page(virt_addr);
2986         size = PAGE_ALIGN(size);
2987
2988         domain = get_domain(dev);
2989         if (IS_ERR(domain))
2990                 goto free_mem;
2991
2992         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2993
2994         __unmap_single(domain->priv, dma_addr, size, DMA_BIDIRECTIONAL);
2995
2996         domain_flush_complete(domain);
2997
2998         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2999
3000 free_mem:
3001         if (!dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT))
3002                 __free_pages(page, get_order(size));
3003 }
3004
3005 /*
3006  * This function is called by the DMA layer to find out if we can handle a
3007  * particular device. It is part of the dma_ops.
3008  */
3009 static int amd_iommu_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
3010 {
3011         return check_device(dev);
3012 }
3013
3014 /*
3015  * The function for pre-allocating protection domains.
3016  *
3017  * If the driver core informs the DMA layer if a driver grabs a device
3018  * we don't need to preallocate the protection domains anymore.
3019  * For now we have to.
3020  */
3021 static void __init prealloc_protection_domains(void)
3022 {
3023         struct iommu_dev_data *dev_data;
3024         struct dma_ops_domain *dma_dom;
3025         struct pci_dev *dev = NULL;
3026         u16 devid;
3027
3028         for_each_pci_dev(dev) {
3029
3030                 /* Do we handle this device? */
3031                 if (!check_device(&dev->dev))
3032                         continue;
3033
3034                 dev_data = get_dev_data(&dev->dev);
3035                 if (!amd_iommu_force_isolation && dev_data->iommu_v2) {
3036                         /* Make sure passthrough domain is allocated */
3037                         alloc_passthrough_domain();
3038                         dev_data->passthrough = true;
3039                         attach_device(&dev->dev, pt_domain);
3040                         pr_info("AMD-Vi: Using passthrough domain for device %s\n",
3041                                 dev_name(&dev->dev));
3042                 }
3043
3044                 /* Is there already any domain for it? */
3045                 if (domain_for_device(&dev->dev))
3046                         continue;
3047
3048                 devid = get_device_id(&dev->dev);
3049
3050                 dma_dom = dma_ops_domain_alloc();
3051                 if (!dma_dom)
3052                         continue;
3053                 init_unity_mappings_for_device(dma_dom, devid);
3054                 dma_dom->target_dev = devid;
3055
3056                 attach_device(&dev->dev, &dma_dom->domain);
3057
3058                 list_add_tail(&dma_dom->list, &iommu_pd_list);
3059         }
3060 }
3061
3062 static struct dma_map_ops amd_iommu_dma_ops = {
3063         .alloc = alloc_coherent,
3064         .free = free_coherent,
3065         .map_page = map_page,
3066         .unmap_page = unmap_page,
3067         .map_sg = map_sg,
3068         .unmap_sg = unmap_sg,
3069         .dma_supported = amd_iommu_dma_supported,
3070 };
3071
3072 static unsigned device_dma_ops_init(void)
3073 {
3074         struct iommu_dev_data *dev_data;
3075         struct pci_dev *pdev = NULL;
3076         unsigned unhandled = 0;
3077
3078         for_each_pci_dev(pdev) {
3079                 if (!check_device(&pdev->dev)) {
3080
3081                         iommu_ignore_device(&pdev->dev);
3082
3083                         unhandled += 1;
3084                         continue;
3085                 }
3086
3087                 dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
3088
3089                 if (!dev_data->passthrough)
3090                         pdev->dev.archdata.dma_ops = &amd_iommu_dma_ops;
3091                 else
3092                         pdev->dev.archdata.dma_ops = &nommu_dma_ops;
3093         }
3094
3095         return unhandled;
3096 }
3097
3098 /*
3099  * The function which clues the AMD IOMMU driver into dma_ops.
3100  */
3101
3102 void __init amd_iommu_init_api(void)
3103 {
3104         bus_set_iommu(&pci_bus_type, &amd_iommu_ops);
3105 }
3106
3107 int __init amd_iommu_init_dma_ops(void)
3108 {
3109         struct amd_iommu *iommu;
3110         int ret, unhandled;
3111
3112         /*
3113          * first allocate a default protection domain for every IOMMU we
3114          * found in the system. Devices not assigned to any other
3115          * protection domain will be assigned to the default one.
3116          */
3117         for_each_iommu(iommu) {
3118                 iommu->default_dom = dma_ops_domain_alloc();
3119                 if (iommu->default_dom == NULL)
3120                         return -ENOMEM;
3121                 iommu->default_dom->domain.flags |= PD_DEFAULT_MASK;
3122                 ret = iommu_init_unity_mappings(iommu);
3123                 if (ret)
3124                         goto free_domains;
3125         }
3126
3127         /*
3128          * Pre-allocate the protection domains for each device.
3129          */
3130         prealloc_protection_domains();
3131
3132         iommu_detected = 1;
3133         swiotlb = 0;
3134
3135         /* Make the driver finally visible to the drivers */
3136         unhandled = device_dma_ops_init();
3137         if (unhandled && max_pfn > MAX_DMA32_PFN) {
3138                 /* There are unhandled devices - initialize swiotlb for them */
3139                 swiotlb = 1;
3140         }
3141
3142         amd_iommu_stats_init();
3143
3144         if (amd_iommu_unmap_flush)
3145                 pr_info("AMD-Vi: IO/TLB flush on unmap enabled\n");
3146         else
3147                 pr_info("AMD-Vi: Lazy IO/TLB flushing enabled\n");
3148
3149         return 0;
3150
3151 free_domains:
3152
3153         for_each_iommu(iommu) {
3154                 dma_ops_domain_free(iommu->default_dom);
3155         }
3156
3157         return ret;
3158 }
3159
3160 /*****************************************************************************
3161  *
3162  * The following functions belong to the exported interface of AMD IOMMU
3163  *
3164  * This interface allows access to lower level functions of the IOMMU
3165  * like protection domain handling and assignement of devices to domains
3166  * which is not possible with the dma_ops interface.
3167  *
3168  *****************************************************************************/
3169
3170 static void cleanup_domain(struct protection_domain *domain)
3171 {
3172         struct iommu_dev_data *entry;
3173         unsigned long flags;
3174
3175         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
3176
3177         while (!list_empty(&domain->dev_list)) {
3178                 entry = list_first_entry(&domain->dev_list,
3179                                          struct iommu_dev_data, list);
3180                 __detach_device(entry);
3181         }
3182
3183         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
3184 }
3185
3186 static void protection_domain_free(struct protection_domain *domain)
3187 {
3188         if (!domain)
3189                 return;
3190
3191         del_domain_from_list(domain);
3192
3193         if (domain->id)
3194                 domain_id_free(domain->id);
3195
3196         kfree(domain);
3197 }
3198
3199 static struct protection_domain *protection_domain_alloc(void)
3200 {
3201         struct protection_domain *domain;
3202
3203         domain = kzalloc(sizeof(*domain), GFP_KERNEL);
3204         if (!domain)
3205                 return NULL;
3206
3207         spin_lock_init(&domain->lock);
3208         mutex_init(&domain->api_lock);
3209         domain->id = domain_id_alloc();
3210         if (!domain->id)
3211                 goto out_err;
3212         INIT_LIST_HEAD(&domain->dev_list);
3213
3214         add_domain_to_list(domain);
3215
3216         return domain;
3217
3218 out_err:
3219         kfree(domain);
3220
3221         return NULL;
3222 }
3223
3224 static int __init alloc_passthrough_domain(void)
3225 {
3226         if (pt_domain != NULL)
3227                 return 0;
3228
3229         /* allocate passthrough domain */
3230         pt_domain = protection_domain_alloc();
3231         if (!pt_domain)
3232                 return -ENOMEM;
3233
3234         pt_domain->mode = PAGE_MODE_NONE;
3235
3236         return 0;
3237 }
3238
3239 static struct iommu_domain *amd_iommu_domain_alloc(unsigned type)
3240 {
3241         struct protection_domain *pdomain;
3242
3243         /* We only support unmanaged domains for now */
3244         if (type != IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED)
3245                 return NULL;
3246
3247         pdomain = protection_domain_alloc();
3248         if (!pdomain)
3249                 goto out_free;
3250
3251         pdomain->mode    = PAGE_MODE_3_LEVEL;
3252         pdomain->pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
3253         if (!pdomain->pt_root)
3254                 goto out_free;
3255
3256         pdomain->domain.geometry.aperture_start = 0;
3257         pdomain->domain.geometry.aperture_end   = ~0ULL;
3258         pdomain->domain.geometry.force_aperture = true;
3259
3260         return &pdomain->domain;
3261
3262 out_free:
3263         protection_domain_free(pdomain);
3264
3265         return NULL;
3266 }
3267
3268 static void amd_iommu_domain_free(struct iommu_domain *dom)
3269 {
3270         struct protection_domain *domain;
3271
3272         if (!dom)
3273                 return;
3274
3275         domain = to_pdomain(dom);
3276
3277         if (domain->dev_cnt > 0)
3278                 cleanup_domain(domain);
3279
3280         BUG_ON(domain->dev_cnt != 0);
3281
3282         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
3283                 free_pagetable(domain);
3284
3285         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
3286                 free_gcr3_table(domain);
3287
3288         protection_domain_free(domain);
3289 }
3290
3291 static void amd_iommu_detach_device(struct iommu_domain *dom,
3292                                     struct device *dev)
3293 {
3294         struct iommu_dev_data *dev_data = dev->archdata.iommu;
3295         struct amd_iommu *iommu;
3296         u16 devid;
3297
3298         if (!check_device(dev))
3299                 return;
3300
3301         devid = get_device_id(dev);
3302
3303         if (dev_data->domain != NULL)
3304                 detach_device(dev);
3305
3306         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3307         if (!iommu)
3308                 return;
3309
3310         iommu_completion_wait(iommu);
3311 }
3312
3313 static int amd_iommu_attach_device(struct iommu_domain *dom,
3314                                    struct device *dev)
3315 {
3316         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3317         struct iommu_dev_data *dev_data;
3318         struct amd_iommu *iommu;
3319         int ret;
3320
3321         if (!check_device(dev))
3322                 return -EINVAL;
3323
3324         dev_data = dev->archdata.iommu;
3325
3326         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
3327         if (!iommu)
3328                 return -EINVAL;
3329
3330         if (dev_data->domain)
3331                 detach_device(dev);
3332
3333         ret = attach_device(dev, domain);
3334
3335         iommu_completion_wait(iommu);
3336
3337         return ret;
3338 }
3339
3340 static int amd_iommu_map(struct iommu_domain *dom, unsigned long iova,
3341                          phys_addr_t paddr, size_t page_size, int iommu_prot)
3342 {
3343         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3344         int prot = 0;
3345         int ret;
3346
3347         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3348                 return -EINVAL;
3349
3350         if (iommu_prot & IOMMU_READ)
3351                 prot |= IOMMU_PROT_IR;
3352         if (iommu_prot & IOMMU_WRITE)
3353                 prot |= IOMMU_PROT_IW;
3354
3355         mutex_lock(&domain->api_lock);
3356         ret = iommu_map_page(domain, iova, paddr, prot, page_size);
3357         mutex_unlock(&domain->api_lock);
3358
3359         return ret;
3360 }
3361
3362 static size_t amd_iommu_unmap(struct iommu_domain *dom, unsigned long iova,
3363                            size_t page_size)
3364 {
3365         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3366         size_t unmap_size;
3367
3368         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3369                 return -EINVAL;
3370
3371         mutex_lock(&domain->api_lock);
3372         unmap_size = iommu_unmap_page(domain, iova, page_size);
3373         mutex_unlock(&domain->api_lock);
3374
3375         domain_flush_tlb_pde(domain);
3376
3377         return unmap_size;
3378 }
3379
3380 static phys_addr_t amd_iommu_iova_to_phys(struct iommu_domain *dom,
3381                                           dma_addr_t iova)
3382 {
3383         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3384         unsigned long offset_mask, pte_pgsize;
3385         u64 *pte, __pte;
3386
3387         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)