Merge branch 'pcmcia' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/brodo/pcmcia
[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/acpi.h>
23 #include <linux/amba/bus.h>
24 #include <linux/platform_device.h>
25 #include <linux/pci-ats.h>
26 #include <linux/bitmap.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/debugfs.h>
29 #include <linux/scatterlist.h>
30 #include <linux/dma-mapping.h>
31 #include <linux/iommu-helper.h>
32 #include <linux/iommu.h>
33 #include <linux/delay.h>
34 #include <linux/amd-iommu.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/export.h>
37 #include <linux/irq.h>
38 #include <linux/msi.h>
39 #include <linux/dma-contiguous.h>
40 #include <linux/irqdomain.h>
41 #include <linux/percpu.h>
42 #include <linux/iova.h>
43 #include <asm/irq_remapping.h>
44 #include <asm/io_apic.h>
45 #include <asm/apic.h>
46 #include <asm/hw_irq.h>
47 #include <asm/msidef.h>
48 #include <asm/proto.h>
49 #include <asm/iommu.h>
50 #include <asm/gart.h>
51 #include <asm/dma.h>
52
53 #include "amd_iommu_proto.h"
54 #include "amd_iommu_types.h"
55 #include "irq_remapping.h"
56
57 #define AMD_IOMMU_MAPPING_ERROR 0
58
59 #define CMD_SET_TYPE(cmd, t) ((cmd)->data[1] |= ((t) << 28))
60
61 #define LOOP_TIMEOUT    100000
62
63 /* IO virtual address start page frame number */
64 #define IOVA_START_PFN          (1)
65 #define IOVA_PFN(addr)          ((addr) >> PAGE_SHIFT)
66
67 /* Reserved IOVA ranges */
68 #define MSI_RANGE_START         (0xfee00000)
69 #define MSI_RANGE_END           (0xfeefffff)
70 #define HT_RANGE_START          (0xfd00000000ULL)
71 #define HT_RANGE_END            (0xffffffffffULL)
72
73 /*
74  * This bitmap is used to advertise the page sizes our hardware support
75  * to the IOMMU core, which will then use this information to split
76  * physically contiguous memory regions it is mapping into page sizes
77  * that we support.
78  *
79  * 512GB Pages are not supported due to a hardware bug
80  */
81 #define AMD_IOMMU_PGSIZES       ((~0xFFFUL) & ~(2ULL << 38))
82
83 static DEFINE_RWLOCK(amd_iommu_devtable_lock);
84
85 /* List of all available dev_data structures */
86 static LIST_HEAD(dev_data_list);
87 static DEFINE_SPINLOCK(dev_data_list_lock);
88
89 LIST_HEAD(ioapic_map);
90 LIST_HEAD(hpet_map);
91 LIST_HEAD(acpihid_map);
92
93 /*
94  * Domain for untranslated devices - only allocated
95  * if iommu=pt passed on kernel cmd line.
96  */
97 const struct iommu_ops amd_iommu_ops;
98
99 static ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(ppr_notifier);
100 int amd_iommu_max_glx_val = -1;
101
102 static const struct dma_map_ops amd_iommu_dma_ops;
103
104 /*
105  * general struct to manage commands send to an IOMMU
106  */
107 struct iommu_cmd {
108         u32 data[4];
109 };
110
111 struct kmem_cache *amd_iommu_irq_cache;
112
113 static void update_domain(struct protection_domain *domain);
114 static int protection_domain_init(struct protection_domain *domain);
115 static void detach_device(struct device *dev);
116 static void iova_domain_flush_tlb(struct iova_domain *iovad);
117
118 /*
119  * Data container for a dma_ops specific protection domain
120  */
121 struct dma_ops_domain {
122         /* generic protection domain information */
123         struct protection_domain domain;
124
125         /* IOVA RB-Tree */
126         struct iova_domain iovad;
127 };
128
129 static struct iova_domain reserved_iova_ranges;
130 static struct lock_class_key reserved_rbtree_key;
131
132 /****************************************************************************
133  *
134  * Helper functions
135  *
136  ****************************************************************************/
137
138 static inline int match_hid_uid(struct device *dev,
139                                 struct acpihid_map_entry *entry)
140 {
141         const char *hid, *uid;
142
143         hid = acpi_device_hid(ACPI_COMPANION(dev));
144         uid = acpi_device_uid(ACPI_COMPANION(dev));
145
146         if (!hid || !(*hid))
147                 return -ENODEV;
148
149         if (!uid || !(*uid))
150                 return strcmp(hid, entry->hid);
151
152         if (!(*entry->uid))
153                 return strcmp(hid, entry->hid);
154
155         return (strcmp(hid, entry->hid) || strcmp(uid, entry->uid));
156 }
157
158 static inline u16 get_pci_device_id(struct device *dev)
159 {
160         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
161
162         return PCI_DEVID(pdev->bus->number, pdev->devfn);
163 }
164
165 static inline int get_acpihid_device_id(struct device *dev,
166                                         struct acpihid_map_entry **entry)
167 {
168         struct acpihid_map_entry *p;
169
170         list_for_each_entry(p, &acpihid_map, list) {
171                 if (!match_hid_uid(dev, p)) {
172                         if (entry)
173                                 *entry = p;
174                         return p->devid;
175                 }
176         }
177         return -EINVAL;
178 }
179
180 static inline int get_device_id(struct device *dev)
181 {
182         int devid;
183
184         if (dev_is_pci(dev))
185                 devid = get_pci_device_id(dev);
186         else
187                 devid = get_acpihid_device_id(dev, NULL);
188
189         return devid;
190 }
191
192 static struct protection_domain *to_pdomain(struct iommu_domain *dom)
193 {
194         return container_of(dom, struct protection_domain, domain);
195 }
196
197 static struct dma_ops_domain* to_dma_ops_domain(struct protection_domain *domain)
198 {
199         BUG_ON(domain->flags != PD_DMA_OPS_MASK);
200         return container_of(domain, struct dma_ops_domain, domain);
201 }
202
203 static struct iommu_dev_data *alloc_dev_data(u16 devid)
204 {
205         struct iommu_dev_data *dev_data;
206         unsigned long flags;
207
208         dev_data = kzalloc(sizeof(*dev_data), GFP_KERNEL);
209         if (!dev_data)
210                 return NULL;
211
212         dev_data->devid = devid;
213
214         spin_lock_irqsave(&dev_data_list_lock, flags);
215         list_add_tail(&dev_data->dev_data_list, &dev_data_list);
216         spin_unlock_irqrestore(&dev_data_list_lock, flags);
217
218         ratelimit_default_init(&dev_data->rs);
219
220         return dev_data;
221 }
222
223 static struct iommu_dev_data *search_dev_data(u16 devid)
224 {
225         struct iommu_dev_data *dev_data;
226         unsigned long flags;
227
228         spin_lock_irqsave(&dev_data_list_lock, flags);
229         list_for_each_entry(dev_data, &dev_data_list, dev_data_list) {
230                 if (dev_data->devid == devid)
231                         goto out_unlock;
232         }
233
234         dev_data = NULL;
235
236 out_unlock:
237         spin_unlock_irqrestore(&dev_data_list_lock, flags);
238
239         return dev_data;
240 }
241
242 static int __last_alias(struct pci_dev *pdev, u16 alias, void *data)
243 {
244         *(u16 *)data = alias;
245         return 0;
246 }
247
248 static u16 get_alias(struct device *dev)
249 {
250         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
251         u16 devid, ivrs_alias, pci_alias;
252
253         /* The callers make sure that get_device_id() does not fail here */
254         devid = get_device_id(dev);
255         ivrs_alias = amd_iommu_alias_table[devid];
256         pci_for_each_dma_alias(pdev, __last_alias, &pci_alias);
257
258         if (ivrs_alias == pci_alias)
259                 return ivrs_alias;
260
261         /*
262          * DMA alias showdown
263          *
264          * The IVRS is fairly reliable in telling us about aliases, but it
265          * can't know about every screwy device.  If we don't have an IVRS
266          * reported alias, use the PCI reported alias.  In that case we may
267          * still need to initialize the rlookup and dev_table entries if the
268          * alias is to a non-existent device.
269          */
270         if (ivrs_alias == devid) {
271                 if (!amd_iommu_rlookup_table[pci_alias]) {
272                         amd_iommu_rlookup_table[pci_alias] =
273                                 amd_iommu_rlookup_table[devid];
274                         memcpy(amd_iommu_dev_table[pci_alias].data,
275                                amd_iommu_dev_table[devid].data,
276                                sizeof(amd_iommu_dev_table[pci_alias].data));
277                 }
278
279                 return pci_alias;
280         }
281
282         pr_info("AMD-Vi: Using IVRS reported alias %02x:%02x.%d "
283                 "for device %s[%04x:%04x], kernel reported alias "
284                 "%02x:%02x.%d\n", PCI_BUS_NUM(ivrs_alias), PCI_SLOT(ivrs_alias),
285                 PCI_FUNC(ivrs_alias), dev_name(dev), pdev->vendor, pdev->device,
286                 PCI_BUS_NUM(pci_alias), PCI_SLOT(pci_alias),
287                 PCI_FUNC(pci_alias));
288
289         /*
290          * If we don't have a PCI DMA alias and the IVRS alias is on the same
291          * bus, then the IVRS table may know about a quirk that we don't.
292          */
293         if (pci_alias == devid &&
294             PCI_BUS_NUM(ivrs_alias) == pdev->bus->number) {
295                 pci_add_dma_alias(pdev, ivrs_alias & 0xff);
296                 pr_info("AMD-Vi: Added PCI DMA alias %02x.%d for %s\n",
297                         PCI_SLOT(ivrs_alias), PCI_FUNC(ivrs_alias),
298                         dev_name(dev));
299         }
300
301         return ivrs_alias;
302 }
303
304 static struct iommu_dev_data *find_dev_data(u16 devid)
305 {
306         struct iommu_dev_data *dev_data;
307         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
308
309         dev_data = search_dev_data(devid);
310
311         if (dev_data == NULL) {
312                 dev_data = alloc_dev_data(devid);
313
314                 if (translation_pre_enabled(iommu))
315                         dev_data->defer_attach = true;
316         }
317
318         return dev_data;
319 }
320
321 struct iommu_dev_data *get_dev_data(struct device *dev)
322 {
323         return dev->archdata.iommu;
324 }
325 EXPORT_SYMBOL(get_dev_data);
326
327 /*
328 * Find or create an IOMMU group for a acpihid device.
329 */
330 static struct iommu_group *acpihid_device_group(struct device *dev)
331 {
332         struct acpihid_map_entry *p, *entry = NULL;
333         int devid;
334
335         devid = get_acpihid_device_id(dev, &entry);
336         if (devid < 0)
337                 return ERR_PTR(devid);
338
339         list_for_each_entry(p, &acpihid_map, list) {
340                 if ((devid == p->devid) && p->group)
341                         entry->group = p->group;
342         }
343
344         if (!entry->group)
345                 entry->group = generic_device_group(dev);
346         else
347                 iommu_group_ref_get(entry->group);
348
349         return entry->group;
350 }
351
352 static bool pci_iommuv2_capable(struct pci_dev *pdev)
353 {
354         static const int caps[] = {
355                 PCI_EXT_CAP_ID_ATS,
356                 PCI_EXT_CAP_ID_PRI,
357                 PCI_EXT_CAP_ID_PASID,
358         };
359         int i, pos;
360
361         for (i = 0; i < 3; ++i) {
362                 pos = pci_find_ext_capability(pdev, caps[i]);
363                 if (pos == 0)
364                         return false;
365         }
366
367         return true;
368 }
369
370 static bool pdev_pri_erratum(struct pci_dev *pdev, u32 erratum)
371 {
372         struct iommu_dev_data *dev_data;
373
374         dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
375
376         return dev_data->errata & (1 << erratum) ? true : false;
377 }
378
379 /*
380  * This function checks if the driver got a valid device from the caller to
381  * avoid dereferencing invalid pointers.
382  */
383 static bool check_device(struct device *dev)
384 {
385         int devid;
386
387         if (!dev || !dev->dma_mask)
388                 return false;
389
390         devid = get_device_id(dev);
391         if (devid < 0)
392                 return false;
393
394         /* Out of our scope? */
395         if (devid > amd_iommu_last_bdf)
396                 return false;
397
398         if (amd_iommu_rlookup_table[devid] == NULL)
399                 return false;
400
401         return true;
402 }
403
404 static void init_iommu_group(struct device *dev)
405 {
406         struct iommu_group *group;
407
408         group = iommu_group_get_for_dev(dev);
409         if (IS_ERR(group))
410                 return;
411
412         iommu_group_put(group);
413 }
414
415 static int iommu_init_device(struct device *dev)
416 {
417         struct iommu_dev_data *dev_data;
418         struct amd_iommu *iommu;
419         int devid;
420
421         if (dev->archdata.iommu)
422                 return 0;
423
424         devid = get_device_id(dev);
425         if (devid < 0)
426                 return devid;
427
428         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
429
430         dev_data = find_dev_data(devid);
431         if (!dev_data)
432                 return -ENOMEM;
433
434         dev_data->alias = get_alias(dev);
435
436         if (dev_is_pci(dev) && pci_iommuv2_capable(to_pci_dev(dev))) {
437                 struct amd_iommu *iommu;
438
439                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
440                 dev_data->iommu_v2 = iommu->is_iommu_v2;
441         }
442
443         dev->archdata.iommu = dev_data;
444
445         iommu_device_link(&iommu->iommu, dev);
446
447         return 0;
448 }
449
450 static void iommu_ignore_device(struct device *dev)
451 {
452         u16 alias;
453         int devid;
454
455         devid = get_device_id(dev);
456         if (devid < 0)
457                 return;
458
459         alias = get_alias(dev);
460
461         memset(&amd_iommu_dev_table[devid], 0, sizeof(struct dev_table_entry));
462         memset(&amd_iommu_dev_table[alias], 0, sizeof(struct dev_table_entry));
463
464         amd_iommu_rlookup_table[devid] = NULL;
465         amd_iommu_rlookup_table[alias] = NULL;
466 }
467
468 static void iommu_uninit_device(struct device *dev)
469 {
470         struct iommu_dev_data *dev_data;
471         struct amd_iommu *iommu;
472         int devid;
473
474         devid = get_device_id(dev);
475         if (devid < 0)
476                 return;
477
478         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
479
480         dev_data = search_dev_data(devid);
481         if (!dev_data)
482                 return;
483
484         if (dev_data->domain)
485                 detach_device(dev);
486
487         iommu_device_unlink(&iommu->iommu, dev);
488
489         iommu_group_remove_device(dev);
490
491         /* Remove dma-ops */
492         dev->dma_ops = NULL;
493
494         /*
495          * We keep dev_data around for unplugged devices and reuse it when the
496          * device is re-plugged - not doing so would introduce a ton of races.
497          */
498 }
499
500 /****************************************************************************
501  *
502  * Interrupt handling functions
503  *
504  ****************************************************************************/
505
506 static void dump_dte_entry(u16 devid)
507 {
508         int i;
509
510         for (i = 0; i < 4; ++i)
511                 pr_err("AMD-Vi: DTE[%d]: %016llx\n", i,
512                         amd_iommu_dev_table[devid].data[i]);
513 }
514
515 static void dump_command(unsigned long phys_addr)
516 {
517         struct iommu_cmd *cmd = iommu_phys_to_virt(phys_addr);
518         int i;
519
520         for (i = 0; i < 4; ++i)
521                 pr_err("AMD-Vi: CMD[%d]: %08x\n", i, cmd->data[i]);
522 }
523
524 static void amd_iommu_report_page_fault(u16 devid, u16 domain_id,
525                                         u64 address, int flags)
526 {
527         struct iommu_dev_data *dev_data = NULL;
528         struct pci_dev *pdev;
529
530         pdev = pci_get_domain_bus_and_slot(0, PCI_BUS_NUM(devid),
531                                            devid & 0xff);
532         if (pdev)
533                 dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
534
535         if (dev_data && __ratelimit(&dev_data->rs)) {
536                 dev_err(&pdev->dev, "AMD-Vi: Event logged [IO_PAGE_FAULT domain=0x%04x address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
537                         domain_id, address, flags);
538         } else if (printk_ratelimit()) {
539                 pr_err("AMD-Vi: Event logged [IO_PAGE_FAULT device=%02x:%02x.%x domain=0x%04x address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
540                         PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
541                         domain_id, address, flags);
542         }
543
544         if (pdev)
545                 pci_dev_put(pdev);
546 }
547
548 static void iommu_print_event(struct amd_iommu *iommu, void *__evt)
549 {
550         int type, devid, domid, flags;
551         volatile u32 *event = __evt;
552         int count = 0;
553         u64 address;
554
555 retry:
556         type    = (event[1] >> EVENT_TYPE_SHIFT)  & EVENT_TYPE_MASK;
557         devid   = (event[0] >> EVENT_DEVID_SHIFT) & EVENT_DEVID_MASK;
558         domid   = (event[1] >> EVENT_DOMID_SHIFT) & EVENT_DOMID_MASK;
559         flags   = (event[1] >> EVENT_FLAGS_SHIFT) & EVENT_FLAGS_MASK;
560         address = (u64)(((u64)event[3]) << 32) | event[2];
561
562         if (type == 0) {
563                 /* Did we hit the erratum? */
564                 if (++count == LOOP_TIMEOUT) {
565                         pr_err("AMD-Vi: No event written to event log\n");
566                         return;
567                 }
568                 udelay(1);
569                 goto retry;
570         }
571
572         if (type == EVENT_TYPE_IO_FAULT) {
573                 amd_iommu_report_page_fault(devid, domid, address, flags);
574                 return;
575         } else {
576                 printk(KERN_ERR "AMD-Vi: Event logged [");
577         }
578
579         switch (type) {
580         case EVENT_TYPE_ILL_DEV:
581                 printk("ILLEGAL_DEV_TABLE_ENTRY device=%02x:%02x.%x "
582                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
583                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
584                        address, flags);
585                 dump_dte_entry(devid);
586                 break;
587         case EVENT_TYPE_DEV_TAB_ERR:
588                 printk("DEV_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x "
589                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
590                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
591                        address, flags);
592                 break;
593         case EVENT_TYPE_PAGE_TAB_ERR:
594                 printk("PAGE_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x "
595                        "domain=0x%04x address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
596                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
597                        domid, address, flags);
598                 break;
599         case EVENT_TYPE_ILL_CMD:
600                 printk("ILLEGAL_COMMAND_ERROR address=0x%016llx]\n", address);
601                 dump_command(address);
602                 break;
603         case EVENT_TYPE_CMD_HARD_ERR:
604                 printk("COMMAND_HARDWARE_ERROR address=0x%016llx "
605                        "flags=0x%04x]\n", address, flags);
606                 break;
607         case EVENT_TYPE_IOTLB_INV_TO:
608                 printk("IOTLB_INV_TIMEOUT device=%02x:%02x.%x "
609                        "address=0x%016llx]\n",
610                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
611                        address);
612                 break;
613         case EVENT_TYPE_INV_DEV_REQ:
614                 printk("INVALID_DEVICE_REQUEST device=%02x:%02x.%x "
615                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
616                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
617                        address, flags);
618                 break;
619         default:
620                 printk(KERN_ERR "UNKNOWN type=0x%02x]\n", type);
621         }
622
623         memset(__evt, 0, 4 * sizeof(u32));
624 }
625
626 static void iommu_poll_events(struct amd_iommu *iommu)
627 {
628         u32 head, tail;
629
630         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
631         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_TAIL_OFFSET);
632
633         while (head != tail) {
634                 iommu_print_event(iommu, iommu->evt_buf + head);
635                 head = (head + EVENT_ENTRY_SIZE) % EVT_BUFFER_SIZE;
636         }
637
638         writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
639 }
640
641 static void iommu_handle_ppr_entry(struct amd_iommu *iommu, u64 *raw)
642 {
643         struct amd_iommu_fault fault;
644
645         if (PPR_REQ_TYPE(raw[0]) != PPR_REQ_FAULT) {
646                 pr_err_ratelimited("AMD-Vi: Unknown PPR request received\n");
647                 return;
648         }
649
650         fault.address   = raw[1];
651         fault.pasid     = PPR_PASID(raw[0]);
652         fault.device_id = PPR_DEVID(raw[0]);
653         fault.tag       = PPR_TAG(raw[0]);
654         fault.flags     = PPR_FLAGS(raw[0]);
655
656         atomic_notifier_call_chain(&ppr_notifier, 0, &fault);
657 }
658
659 static void iommu_poll_ppr_log(struct amd_iommu *iommu)
660 {
661         u32 head, tail;
662
663         if (iommu->ppr_log == NULL)
664                 return;
665
666         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
667         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_TAIL_OFFSET);
668
669         while (head != tail) {
670                 volatile u64 *raw;
671                 u64 entry[2];
672                 int i;
673
674                 raw = (u64 *)(iommu->ppr_log + head);
675
676                 /*
677                  * Hardware bug: Interrupt may arrive before the entry is
678                  * written to memory. If this happens we need to wait for the
679                  * entry to arrive.
680                  */
681                 for (i = 0; i < LOOP_TIMEOUT; ++i) {
682                         if (PPR_REQ_TYPE(raw[0]) != 0)
683                                 break;
684                         udelay(1);
685                 }
686
687                 /* Avoid memcpy function-call overhead */
688                 entry[0] = raw[0];
689                 entry[1] = raw[1];
690
691                 /*
692                  * To detect the hardware bug we need to clear the entry
693                  * back to zero.
694                  */
695                 raw[0] = raw[1] = 0UL;
696
697                 /* Update head pointer of hardware ring-buffer */
698                 head = (head + PPR_ENTRY_SIZE) % PPR_LOG_SIZE;
699                 writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
700
701                 /* Handle PPR entry */
702                 iommu_handle_ppr_entry(iommu, entry);
703
704                 /* Refresh ring-buffer information */
705                 head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
706                 tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_TAIL_OFFSET);
707         }
708 }
709
710 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
711 static int (*iommu_ga_log_notifier)(u32);
712
713 int amd_iommu_register_ga_log_notifier(int (*notifier)(u32))
714 {
715         iommu_ga_log_notifier = notifier;
716
717         return 0;
718 }
719 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_register_ga_log_notifier);
720
721 static void iommu_poll_ga_log(struct amd_iommu *iommu)
722 {
723         u32 head, tail, cnt = 0;
724
725         if (iommu->ga_log == NULL)
726                 return;
727
728         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_GA_HEAD_OFFSET);
729         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_GA_TAIL_OFFSET);
730
731         while (head != tail) {
732                 volatile u64 *raw;
733                 u64 log_entry;
734
735                 raw = (u64 *)(iommu->ga_log + head);
736                 cnt++;
737
738                 /* Avoid memcpy function-call overhead */
739                 log_entry = *raw;
740
741                 /* Update head pointer of hardware ring-buffer */
742                 head = (head + GA_ENTRY_SIZE) % GA_LOG_SIZE;
743                 writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_GA_HEAD_OFFSET);
744
745                 /* Handle GA entry */
746                 switch (GA_REQ_TYPE(log_entry)) {
747                 case GA_GUEST_NR:
748                         if (!iommu_ga_log_notifier)
749                                 break;
750
751                         pr_debug("AMD-Vi: %s: devid=%#x, ga_tag=%#x\n",
752                                  __func__, GA_DEVID(log_entry),
753                                  GA_TAG(log_entry));
754
755                         if (iommu_ga_log_notifier(GA_TAG(log_entry)) != 0)
756                                 pr_err("AMD-Vi: GA log notifier failed.\n");
757                         break;
758                 default:
759                         break;
760                 }
761         }
762 }
763 #endif /* CONFIG_IRQ_REMAP */
764
765 #define AMD_IOMMU_INT_MASK      \
766         (MMIO_STATUS_EVT_INT_MASK | \
767          MMIO_STATUS_PPR_INT_MASK | \
768          MMIO_STATUS_GALOG_INT_MASK)
769
770 irqreturn_t amd_iommu_int_thread(int irq, void *data)
771 {
772         struct amd_iommu *iommu = (struct amd_iommu *) data;
773         u32 status = readl(iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
774
775         while (status & AMD_IOMMU_INT_MASK) {
776                 /* Enable EVT and PPR and GA interrupts again */
777                 writel(AMD_IOMMU_INT_MASK,
778                         iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
779
780                 if (status & MMIO_STATUS_EVT_INT_MASK) {
781                         pr_devel("AMD-Vi: Processing IOMMU Event Log\n");
782                         iommu_poll_events(iommu);
783                 }
784
785                 if (status & MMIO_STATUS_PPR_INT_MASK) {
786                         pr_devel("AMD-Vi: Processing IOMMU PPR Log\n");
787                         iommu_poll_ppr_log(iommu);
788                 }
789
790 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
791                 if (status & MMIO_STATUS_GALOG_INT_MASK) {
792                         pr_devel("AMD-Vi: Processing IOMMU GA Log\n");
793                         iommu_poll_ga_log(iommu);
794                 }
795 #endif
796
797                 /*
798                  * Hardware bug: ERBT1312
799                  * When re-enabling interrupt (by writing 1
800                  * to clear the bit), the hardware might also try to set
801                  * the interrupt bit in the event status register.
802                  * In this scenario, the bit will be set, and disable
803                  * subsequent interrupts.
804                  *
805                  * Workaround: The IOMMU driver should read back the
806                  * status register and check if the interrupt bits are cleared.
807                  * If not, driver will need to go through the interrupt handler
808                  * again and re-clear the bits
809                  */
810                 status = readl(iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
811         }
812         return IRQ_HANDLED;
813 }
814
815 irqreturn_t amd_iommu_int_handler(int irq, void *data)
816 {
817         return IRQ_WAKE_THREAD;
818 }
819
820 /****************************************************************************
821  *
822  * IOMMU command queuing functions
823  *
824  ****************************************************************************/
825
826 static int wait_on_sem(volatile u64 *sem)
827 {
828         int i = 0;
829
830         while (*sem == 0 && i < LOOP_TIMEOUT) {
831                 udelay(1);
832                 i += 1;
833         }
834
835         if (i == LOOP_TIMEOUT) {
836                 pr_alert("AMD-Vi: Completion-Wait loop timed out\n");
837                 return -EIO;
838         }
839
840         return 0;
841 }
842
843 static void copy_cmd_to_buffer(struct amd_iommu *iommu,
844                                struct iommu_cmd *cmd)
845 {
846         u8 *target;
847
848         target = iommu->cmd_buf + iommu->cmd_buf_tail;
849
850         iommu->cmd_buf_tail += sizeof(*cmd);
851         iommu->cmd_buf_tail %= CMD_BUFFER_SIZE;
852
853         /* Copy command to buffer */
854         memcpy(target, cmd, sizeof(*cmd));
855
856         /* Tell the IOMMU about it */
857         writel(iommu->cmd_buf_tail, iommu->mmio_base + MMIO_CMD_TAIL_OFFSET);
858 }
859
860 static void build_completion_wait(struct iommu_cmd *cmd, u64 address)
861 {
862         u64 paddr = iommu_virt_to_phys((void *)address);
863
864         WARN_ON(address & 0x7ULL);
865
866         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
867         cmd->data[0] = lower_32_bits(paddr) | CMD_COMPL_WAIT_STORE_MASK;
868         cmd->data[1] = upper_32_bits(paddr);
869         cmd->data[2] = 1;
870         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_COMPL_WAIT);
871 }
872
873 static void build_inv_dte(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid)
874 {
875         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
876         cmd->data[0] = devid;
877         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_DEV_ENTRY);
878 }
879
880 static void build_inv_iommu_pages(struct iommu_cmd *cmd, u64 address,
881                                   size_t size, u16 domid, int pde)
882 {
883         u64 pages;
884         bool s;
885
886         pages = iommu_num_pages(address, size, PAGE_SIZE);
887         s     = false;
888
889         if (pages > 1) {
890                 /*
891                  * If we have to flush more than one page, flush all
892                  * TLB entries for this domain
893                  */
894                 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
895                 s = true;
896         }
897
898         address &= PAGE_MASK;
899
900         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
901         cmd->data[1] |= domid;
902         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
903         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
904         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOMMU_PAGES);
905         if (s) /* size bit - we flush more than one 4kb page */
906                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
907         if (pde) /* PDE bit - we want to flush everything, not only the PTEs */
908                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK;
909 }
910
911 static void build_inv_iotlb_pages(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int qdep,
912                                   u64 address, size_t size)
913 {
914         u64 pages;
915         bool s;
916
917         pages = iommu_num_pages(address, size, PAGE_SIZE);
918         s     = false;
919
920         if (pages > 1) {
921                 /*
922                  * If we have to flush more than one page, flush all
923                  * TLB entries for this domain
924                  */
925                 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
926                 s = true;
927         }
928
929         address &= PAGE_MASK;
930
931         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
932         cmd->data[0]  = devid;
933         cmd->data[0] |= (qdep & 0xff) << 24;
934         cmd->data[1]  = devid;
935         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
936         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
937         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOTLB_PAGES);
938         if (s)
939                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
940 }
941
942 static void build_inv_iommu_pasid(struct iommu_cmd *cmd, u16 domid, int pasid,
943                                   u64 address, bool size)
944 {
945         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
946
947         address &= ~(0xfffULL);
948
949         cmd->data[0]  = pasid;
950         cmd->data[1]  = domid;
951         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
952         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
953         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK;
954         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
955         if (size)
956                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
957         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOMMU_PAGES);
958 }
959
960 static void build_inv_iotlb_pasid(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int pasid,
961                                   int qdep, u64 address, bool size)
962 {
963         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
964
965         address &= ~(0xfffULL);
966
967         cmd->data[0]  = devid;
968         cmd->data[0] |= ((pasid >> 8) & 0xff) << 16;
969         cmd->data[0] |= (qdep  & 0xff) << 24;
970         cmd->data[1]  = devid;
971         cmd->data[1] |= (pasid & 0xff) << 16;
972         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
973         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
974         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
975         if (size)
976                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
977         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOTLB_PAGES);
978 }
979
980 static void build_complete_ppr(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int pasid,
981                                int status, int tag, bool gn)
982 {
983         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
984
985         cmd->data[0]  = devid;
986         if (gn) {
987                 cmd->data[1]  = pasid;
988                 cmd->data[2]  = CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
989         }
990         cmd->data[3]  = tag & 0x1ff;
991         cmd->data[3] |= (status & PPR_STATUS_MASK) << PPR_STATUS_SHIFT;
992
993         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_COMPLETE_PPR);
994 }
995
996 static void build_inv_all(struct iommu_cmd *cmd)
997 {
998         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
999         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_ALL);
1000 }
1001
1002 static void build_inv_irt(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid)
1003 {
1004         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
1005         cmd->data[0] = devid;
1006         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IRT);
1007 }
1008
1009 /*
1010  * Writes the command to the IOMMUs command buffer and informs the
1011  * hardware about the new command.
1012  */
1013 static int __iommu_queue_command_sync(struct amd_iommu *iommu,
1014                                       struct iommu_cmd *cmd,
1015                                       bool sync)
1016 {
1017         unsigned int count = 0;
1018         u32 left, next_tail;
1019
1020         next_tail = (iommu->cmd_buf_tail + sizeof(*cmd)) % CMD_BUFFER_SIZE;
1021 again:
1022         left      = (iommu->cmd_buf_head - next_tail) % CMD_BUFFER_SIZE;
1023
1024         if (left <= 0x20) {
1025                 /* Skip udelay() the first time around */
1026                 if (count++) {
1027                         if (count == LOOP_TIMEOUT) {
1028                                 pr_err("AMD-Vi: Command buffer timeout\n");
1029                                 return -EIO;
1030                         }
1031
1032                         udelay(1);
1033                 }
1034
1035                 /* Update head and recheck remaining space */
1036                 iommu->cmd_buf_head = readl(iommu->mmio_base +
1037                                             MMIO_CMD_HEAD_OFFSET);
1038
1039                 goto again;
1040         }
1041
1042         copy_cmd_to_buffer(iommu, cmd);
1043
1044         /* Do we need to make sure all commands are processed? */
1045         iommu->need_sync = sync;
1046
1047         return 0;
1048 }
1049
1050 static int iommu_queue_command_sync(struct amd_iommu *iommu,
1051                                     struct iommu_cmd *cmd,
1052                                     bool sync)
1053 {
1054         unsigned long flags;
1055         int ret;
1056
1057         spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
1058         ret = __iommu_queue_command_sync(iommu, cmd, sync);
1059         spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
1060
1061         return ret;
1062 }
1063
1064 static int iommu_queue_command(struct amd_iommu *iommu, struct iommu_cmd *cmd)
1065 {
1066         return iommu_queue_command_sync(iommu, cmd, true);
1067 }
1068
1069 /*
1070  * This function queues a completion wait command into the command
1071  * buffer of an IOMMU
1072  */
1073 static int iommu_completion_wait(struct amd_iommu *iommu)
1074 {
1075         struct iommu_cmd cmd;
1076         unsigned long flags;
1077         int ret;
1078
1079         if (!iommu->need_sync)
1080                 return 0;
1081
1082
1083         build_completion_wait(&cmd, (u64)&iommu->cmd_sem);
1084
1085         spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
1086
1087         iommu->cmd_sem = 0;
1088
1089         ret = __iommu_queue_command_sync(iommu, &cmd, false);
1090         if (ret)
1091                 goto out_unlock;
1092
1093         ret = wait_on_sem(&iommu->cmd_sem);
1094
1095 out_unlock:
1096         spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
1097
1098         return ret;
1099 }
1100
1101 static int iommu_flush_dte(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
1102 {
1103         struct iommu_cmd cmd;
1104
1105         build_inv_dte(&cmd, devid);
1106
1107         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1108 }
1109
1110 static void amd_iommu_flush_dte_all(struct amd_iommu *iommu)
1111 {
1112         u32 devid;
1113
1114         for (devid = 0; devid <= 0xffff; ++devid)
1115                 iommu_flush_dte(iommu, devid);
1116
1117         iommu_completion_wait(iommu);
1118 }
1119
1120 /*
1121  * This function uses heavy locking and may disable irqs for some time. But
1122  * this is no issue because it is only called during resume.
1123  */
1124 static void amd_iommu_flush_tlb_all(struct amd_iommu *iommu)
1125 {
1126         u32 dom_id;
1127
1128         for (dom_id = 0; dom_id <= 0xffff; ++dom_id) {
1129                 struct iommu_cmd cmd;
1130                 build_inv_iommu_pages(&cmd, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS,
1131                                       dom_id, 1);
1132                 iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1133         }
1134
1135         iommu_completion_wait(iommu);
1136 }
1137
1138 static void amd_iommu_flush_all(struct amd_iommu *iommu)
1139 {
1140         struct iommu_cmd cmd;
1141
1142         build_inv_all(&cmd);
1143
1144         iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1145         iommu_completion_wait(iommu);
1146 }
1147
1148 static void iommu_flush_irt(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
1149 {
1150         struct iommu_cmd cmd;
1151
1152         build_inv_irt(&cmd, devid);
1153
1154         iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1155 }
1156
1157 static void amd_iommu_flush_irt_all(struct amd_iommu *iommu)
1158 {
1159         u32 devid;
1160
1161         for (devid = 0; devid <= MAX_DEV_TABLE_ENTRIES; devid++)
1162                 iommu_flush_irt(iommu, devid);
1163
1164         iommu_completion_wait(iommu);
1165 }
1166
1167 void iommu_flush_all_caches(struct amd_iommu *iommu)
1168 {
1169         if (iommu_feature(iommu, FEATURE_IA)) {
1170                 amd_iommu_flush_all(iommu);
1171         } else {
1172                 amd_iommu_flush_dte_all(iommu);
1173                 amd_iommu_flush_irt_all(iommu);
1174                 amd_iommu_flush_tlb_all(iommu);
1175         }
1176 }
1177
1178 /*
1179  * Command send function for flushing on-device TLB
1180  */
1181 static int device_flush_iotlb(struct iommu_dev_data *dev_data,
1182                               u64 address, size_t size)
1183 {
1184         struct amd_iommu *iommu;
1185         struct iommu_cmd cmd;
1186         int qdep;
1187
1188         qdep     = dev_data->ats.qdep;
1189         iommu    = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1190
1191         build_inv_iotlb_pages(&cmd, dev_data->devid, qdep, address, size);
1192
1193         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1194 }
1195
1196 /*
1197  * Command send function for invalidating a device table entry
1198  */
1199 static int device_flush_dte(struct iommu_dev_data *dev_data)
1200 {
1201         struct amd_iommu *iommu;
1202         u16 alias;
1203         int ret;
1204
1205         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1206         alias = dev_data->alias;
1207
1208         ret = iommu_flush_dte(iommu, dev_data->devid);
1209         if (!ret && alias != dev_data->devid)
1210                 ret = iommu_flush_dte(iommu, alias);
1211         if (ret)
1212                 return ret;
1213
1214         if (dev_data->ats.enabled)
1215                 ret = device_flush_iotlb(dev_data, 0, ~0UL);
1216
1217         return ret;
1218 }
1219
1220 /*
1221  * TLB invalidation function which is called from the mapping functions.
1222  * It invalidates a single PTE if the range to flush is within a single
1223  * page. Otherwise it flushes the whole TLB of the IOMMU.
1224  */
1225 static void __domain_flush_pages(struct protection_domain *domain,
1226                                  u64 address, size_t size, int pde)
1227 {
1228         struct iommu_dev_data *dev_data;
1229         struct iommu_cmd cmd;
1230         int ret = 0, i;
1231
1232         build_inv_iommu_pages(&cmd, address, size, domain->id, pde);
1233
1234         for (i = 0; i < amd_iommu_get_num_iommus(); ++i) {
1235                 if (!domain->dev_iommu[i])
1236                         continue;
1237
1238                 /*
1239                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
1240                  * We need a TLB flush
1241                  */
1242                 ret |= iommu_queue_command(amd_iommus[i], &cmd);
1243         }
1244
1245         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
1246
1247                 if (!dev_data->ats.enabled)
1248                         continue;
1249
1250                 ret |= device_flush_iotlb(dev_data, address, size);
1251         }
1252
1253         WARN_ON(ret);
1254 }
1255
1256 static void domain_flush_pages(struct protection_domain *domain,
1257                                u64 address, size_t size)
1258 {
1259         __domain_flush_pages(domain, address, size, 0);
1260 }
1261
1262 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain */
1263 static void domain_flush_tlb(struct protection_domain *domain)
1264 {
1265         __domain_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 0);
1266 }
1267
1268 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain - including PDE */
1269 static void domain_flush_tlb_pde(struct protection_domain *domain)
1270 {
1271         __domain_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 1);
1272 }
1273
1274 static void domain_flush_complete(struct protection_domain *domain)
1275 {
1276         int i;
1277
1278         for (i = 0; i < amd_iommu_get_num_iommus(); ++i) {
1279                 if (domain && !domain->dev_iommu[i])
1280                         continue;
1281
1282                 /*
1283                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
1284                  * We need to wait for completion of all commands.
1285                  */
1286                 iommu_completion_wait(amd_iommus[i]);
1287         }
1288 }
1289
1290
1291 /*
1292  * This function flushes the DTEs for all devices in domain
1293  */
1294 static void domain_flush_devices(struct protection_domain *domain)
1295 {
1296         struct iommu_dev_data *dev_data;
1297
1298         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list)
1299                 device_flush_dte(dev_data);
1300 }
1301
1302 /****************************************************************************
1303  *
1304  * The functions below are used the create the page table mappings for
1305  * unity mapped regions.
1306  *
1307  ****************************************************************************/
1308
1309 /*
1310  * This function is used to add another level to an IO page table. Adding
1311  * another level increases the size of the address space by 9 bits to a size up
1312  * to 64 bits.
1313  */
1314 static bool increase_address_space(struct protection_domain *domain,
1315                                    gfp_t gfp)
1316 {
1317         u64 *pte;
1318
1319         if (domain->mode == PAGE_MODE_6_LEVEL)
1320                 /* address space already 64 bit large */
1321                 return false;
1322
1323         pte = (void *)get_zeroed_page(gfp);
1324         if (!pte)
1325                 return false;
1326
1327         *pte             = PM_LEVEL_PDE(domain->mode,
1328                                         iommu_virt_to_phys(domain->pt_root));
1329         domain->pt_root  = pte;
1330         domain->mode    += 1;
1331         domain->updated  = true;
1332
1333         return true;
1334 }
1335
1336 static u64 *alloc_pte(struct protection_domain *domain,
1337                       unsigned long address,
1338                       unsigned long page_size,
1339                       u64 **pte_page,
1340                       gfp_t gfp)
1341 {
1342         int level, end_lvl;
1343         u64 *pte, *page;
1344
1345         BUG_ON(!is_power_of_2(page_size));
1346
1347         while (address > PM_LEVEL_SIZE(domain->mode))
1348                 increase_address_space(domain, gfp);
1349
1350         level   = domain->mode - 1;
1351         pte     = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1352         address = PAGE_SIZE_ALIGN(address, page_size);
1353         end_lvl = PAGE_SIZE_LEVEL(page_size);
1354
1355         while (level > end_lvl) {
1356                 u64 __pte, __npte;
1357
1358                 __pte = *pte;
1359
1360                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(__pte)) {
1361                         page = (u64 *)get_zeroed_page(gfp);
1362                         if (!page)
1363                                 return NULL;
1364
1365                         __npte = PM_LEVEL_PDE(level, iommu_virt_to_phys(page));
1366
1367                         /* pte could have been changed somewhere. */
1368                         if (cmpxchg64(pte, __pte, __npte) != __pte) {
1369                                 free_page((unsigned long)page);
1370                                 continue;
1371                         }
1372                 }
1373
1374                 /* No level skipping support yet */
1375                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) != level)
1376                         return NULL;
1377
1378                 level -= 1;
1379
1380                 pte = IOMMU_PTE_PAGE(*pte);
1381
1382                 if (pte_page && level == end_lvl)
1383                         *pte_page = pte;
1384
1385                 pte = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1386         }
1387
1388         return pte;
1389 }
1390
1391 /*
1392  * This function checks if there is a PTE for a given dma address. If
1393  * there is one, it returns the pointer to it.
1394  */
1395 static u64 *fetch_pte(struct protection_domain *domain,
1396                       unsigned long address,
1397                       unsigned long *page_size)
1398 {
1399         int level;
1400         u64 *pte;
1401
1402         if (address > PM_LEVEL_SIZE(domain->mode))
1403                 return NULL;
1404
1405         level      =  domain->mode - 1;
1406         pte        = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1407         *page_size =  PTE_LEVEL_PAGE_SIZE(level);
1408
1409         while (level > 0) {
1410
1411                 /* Not Present */
1412                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
1413                         return NULL;
1414
1415                 /* Large PTE */
1416                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) == 7 ||
1417                     PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0)
1418                         break;
1419
1420                 /* No level skipping support yet */
1421                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) != level)
1422                         return NULL;
1423
1424                 level -= 1;
1425
1426                 /* Walk to the next level */
1427                 pte        = IOMMU_PTE_PAGE(*pte);
1428                 pte        = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1429                 *page_size = PTE_LEVEL_PAGE_SIZE(level);
1430         }
1431
1432         if (PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0x07) {
1433                 unsigned long pte_mask;
1434
1435                 /*
1436                  * If we have a series of large PTEs, make
1437                  * sure to return a pointer to the first one.
1438                  */
1439                 *page_size = pte_mask = PTE_PAGE_SIZE(*pte);
1440                 pte_mask   = ~((PAGE_SIZE_PTE_COUNT(pte_mask) << 3) - 1);
1441                 pte        = (u64 *)(((unsigned long)pte) & pte_mask);
1442         }
1443
1444         return pte;
1445 }
1446
1447 /*
1448  * Generic mapping functions. It maps a physical address into a DMA
1449  * address space. It allocates the page table pages if necessary.
1450  * In the future it can be extended to a generic mapping function
1451  * supporting all features of AMD IOMMU page tables like level skipping
1452  * and full 64 bit address spaces.
1453  */
1454 static int iommu_map_page(struct protection_domain *dom,
1455                           unsigned long bus_addr,
1456                           unsigned long phys_addr,
1457                           unsigned long page_size,
1458                           int prot,
1459                           gfp_t gfp)
1460 {
1461         u64 __pte, *pte;
1462         int i, count;
1463
1464         BUG_ON(!IS_ALIGNED(bus_addr, page_size));
1465         BUG_ON(!IS_ALIGNED(phys_addr, page_size));
1466
1467         if (!(prot & IOMMU_PROT_MASK))
1468                 return -EINVAL;
1469
1470         count = PAGE_SIZE_PTE_COUNT(page_size);
1471         pte   = alloc_pte(dom, bus_addr, page_size, NULL, gfp);
1472
1473         if (!pte)
1474                 return -ENOMEM;
1475
1476         for (i = 0; i < count; ++i)
1477                 if (IOMMU_PTE_PRESENT(pte[i]))
1478                         return -EBUSY;
1479
1480         if (count > 1) {
1481                 __pte = PAGE_SIZE_PTE(__sme_set(phys_addr), page_size);
1482                 __pte |= PM_LEVEL_ENC(7) | IOMMU_PTE_PR | IOMMU_PTE_FC;
1483         } else
1484                 __pte = __sme_set(phys_addr) | IOMMU_PTE_PR | IOMMU_PTE_FC;
1485
1486         if (prot & IOMMU_PROT_IR)
1487                 __pte |= IOMMU_PTE_IR;
1488         if (prot & IOMMU_PROT_IW)
1489                 __pte |= IOMMU_PTE_IW;
1490
1491         for (i = 0; i < count; ++i)
1492                 pte[i] = __pte;
1493
1494         update_domain(dom);
1495
1496         return 0;
1497 }
1498
1499 static unsigned long iommu_unmap_page(struct protection_domain *dom,
1500                                       unsigned long bus_addr,
1501                                       unsigned long page_size)
1502 {
1503         unsigned long long unmapped;
1504         unsigned long unmap_size;
1505         u64 *pte;
1506
1507         BUG_ON(!is_power_of_2(page_size));
1508
1509         unmapped = 0;
1510
1511         while (unmapped < page_size) {
1512
1513                 pte = fetch_pte(dom, bus_addr, &unmap_size);
1514
1515                 if (pte) {
1516                         int i, count;
1517
1518                         count = PAGE_SIZE_PTE_COUNT(unmap_size);
1519                         for (i = 0; i < count; i++)
1520                                 pte[i] = 0ULL;
1521                 }
1522
1523                 bus_addr  = (bus_addr & ~(unmap_size - 1)) + unmap_size;
1524                 unmapped += unmap_size;
1525         }
1526
1527         BUG_ON(unmapped && !is_power_of_2(unmapped));
1528
1529         return unmapped;
1530 }
1531
1532 /****************************************************************************
1533  *
1534  * The next functions belong to the address allocator for the dma_ops
1535  * interface functions.
1536  *
1537  ****************************************************************************/
1538
1539
1540 static unsigned long dma_ops_alloc_iova(struct device *dev,
1541                                         struct dma_ops_domain *dma_dom,
1542                                         unsigned int pages, u64 dma_mask)
1543 {
1544         unsigned long pfn = 0;
1545
1546         pages = __roundup_pow_of_two(pages);
1547
1548         if (dma_mask > DMA_BIT_MASK(32))
1549                 pfn = alloc_iova_fast(&dma_dom->iovad, pages,
1550                                       IOVA_PFN(DMA_BIT_MASK(32)), false);
1551
1552         if (!pfn)
1553                 pfn = alloc_iova_fast(&dma_dom->iovad, pages,
1554                                       IOVA_PFN(dma_mask), true);
1555
1556         return (pfn << PAGE_SHIFT);
1557 }
1558
1559 static void dma_ops_free_iova(struct dma_ops_domain *dma_dom,
1560                               unsigned long address,
1561                               unsigned int pages)
1562 {
1563         pages = __roundup_pow_of_two(pages);
1564         address >>= PAGE_SHIFT;
1565
1566         free_iova_fast(&dma_dom->iovad, address, pages);
1567 }
1568
1569 /****************************************************************************
1570  *
1571  * The next functions belong to the domain allocation. A domain is
1572  * allocated for every IOMMU as the default domain. If device isolation
1573  * is enabled, every device get its own domain. The most important thing
1574  * about domains is the page table mapping the DMA address space they
1575  * contain.
1576  *
1577  ****************************************************************************/
1578
1579 /*
1580  * This function adds a protection domain to the global protection domain list
1581  */
1582 static void add_domain_to_list(struct protection_domain *domain)
1583 {
1584         unsigned long flags;
1585
1586         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1587         list_add(&domain->list, &amd_iommu_pd_list);
1588         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1589 }
1590
1591 /*
1592  * This function removes a protection domain to the global
1593  * protection domain list
1594  */
1595 static void del_domain_from_list(struct protection_domain *domain)
1596 {
1597         unsigned long flags;
1598
1599         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1600         list_del(&domain->list);
1601         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1602 }
1603
1604 static u16 domain_id_alloc(void)
1605 {
1606         unsigned long flags;
1607         int id;
1608
1609         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1610         id = find_first_zero_bit(amd_iommu_pd_alloc_bitmap, MAX_DOMAIN_ID);
1611         BUG_ON(id == 0);
1612         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1613                 __set_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1614         else
1615                 id = 0;
1616         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1617
1618         return id;
1619 }
1620
1621 static void domain_id_free(int id)
1622 {
1623         unsigned long flags;
1624
1625         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1626         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1627                 __clear_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1628         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1629 }
1630
1631 #define DEFINE_FREE_PT_FN(LVL, FN)                              \
1632 static void free_pt_##LVL (unsigned long __pt)                  \
1633 {                                                               \
1634         unsigned long p;                                        \
1635         u64 *pt;                                                \
1636         int i;                                                  \
1637                                                                 \
1638         pt = (u64 *)__pt;                                       \
1639                                                                 \
1640         for (i = 0; i < 512; ++i) {                             \
1641                 /* PTE present? */                              \
1642                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(pt[i]))                  \
1643                         continue;                               \
1644                                                                 \
1645                 /* Large PTE? */                                \
1646                 if (PM_PTE_LEVEL(pt[i]) == 0 ||                 \
1647                     PM_PTE_LEVEL(pt[i]) == 7)                   \
1648                         continue;                               \
1649                                                                 \
1650                 p = (unsigned long)IOMMU_PTE_PAGE(pt[i]);       \
1651                 FN(p);                                          \
1652         }                                                       \
1653         free_page((unsigned long)pt);                           \
1654 }
1655
1656 DEFINE_FREE_PT_FN(l2, free_page)
1657 DEFINE_FREE_PT_FN(l3, free_pt_l2)
1658 DEFINE_FREE_PT_FN(l4, free_pt_l3)
1659 DEFINE_FREE_PT_FN(l5, free_pt_l4)
1660 DEFINE_FREE_PT_FN(l6, free_pt_l5)
1661
1662 static void free_pagetable(struct protection_domain *domain)
1663 {
1664         unsigned long root = (unsigned long)domain->pt_root;
1665
1666         switch (domain->mode) {
1667         case PAGE_MODE_NONE:
1668                 break;
1669         case PAGE_MODE_1_LEVEL:
1670                 free_page(root);
1671                 break;
1672         case PAGE_MODE_2_LEVEL:
1673                 free_pt_l2(root);
1674                 break;
1675         case PAGE_MODE_3_LEVEL:
1676                 free_pt_l3(root);
1677                 break;
1678         case PAGE_MODE_4_LEVEL:
1679                 free_pt_l4(root);
1680                 break;
1681         case PAGE_MODE_5_LEVEL:
1682                 free_pt_l5(root);
1683                 break;
1684         case PAGE_MODE_6_LEVEL:
1685                 free_pt_l6(root);
1686                 break;
1687         default:
1688                 BUG();
1689         }
1690 }
1691
1692 static void free_gcr3_tbl_level1(u64 *tbl)
1693 {
1694         u64 *ptr;
1695         int i;
1696
1697         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1698                 if (!(tbl[i] & GCR3_VALID))
1699                         continue;
1700
1701                 ptr = iommu_phys_to_virt(tbl[i] & PAGE_MASK);
1702
1703                 free_page((unsigned long)ptr);
1704         }
1705 }
1706
1707 static void free_gcr3_tbl_level2(u64 *tbl)
1708 {
1709         u64 *ptr;
1710         int i;
1711
1712         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1713                 if (!(tbl[i] & GCR3_VALID))
1714                         continue;
1715
1716                 ptr = iommu_phys_to_virt(tbl[i] & PAGE_MASK);
1717
1718                 free_gcr3_tbl_level1(ptr);
1719         }
1720 }
1721
1722 static void free_gcr3_table(struct protection_domain *domain)
1723 {
1724         if (domain->glx == 2)
1725                 free_gcr3_tbl_level2(domain->gcr3_tbl);
1726         else if (domain->glx == 1)
1727                 free_gcr3_tbl_level1(domain->gcr3_tbl);
1728         else
1729                 BUG_ON(domain->glx != 0);
1730
1731         free_page((unsigned long)domain->gcr3_tbl);
1732 }
1733
1734 static void dma_ops_domain_flush_tlb(struct dma_ops_domain *dom)
1735 {
1736         domain_flush_tlb(&dom->domain);
1737         domain_flush_complete(&dom->domain);
1738 }
1739
1740 static void iova_domain_flush_tlb(struct iova_domain *iovad)
1741 {
1742         struct dma_ops_domain *dom;
1743
1744         dom = container_of(iovad, struct dma_ops_domain, iovad);
1745
1746         dma_ops_domain_flush_tlb(dom);
1747 }
1748
1749 /*
1750  * Free a domain, only used if something went wrong in the
1751  * allocation path and we need to free an already allocated page table
1752  */
1753 static void dma_ops_domain_free(struct dma_ops_domain *dom)
1754 {
1755         if (!dom)
1756                 return;
1757
1758         del_domain_from_list(&dom->domain);
1759
1760         put_iova_domain(&dom->iovad);
1761
1762         free_pagetable(&dom->domain);
1763
1764         if (dom->domain.id)
1765                 domain_id_free(dom->domain.id);
1766
1767         kfree(dom);
1768 }
1769
1770 /*
1771  * Allocates a new protection domain usable for the dma_ops functions.
1772  * It also initializes the page table and the address allocator data
1773  * structures required for the dma_ops interface
1774  */
1775 static struct dma_ops_domain *dma_ops_domain_alloc(void)
1776 {
1777         struct dma_ops_domain *dma_dom;
1778
1779         dma_dom = kzalloc(sizeof(struct dma_ops_domain), GFP_KERNEL);
1780         if (!dma_dom)
1781                 return NULL;
1782
1783         if (protection_domain_init(&dma_dom->domain))
1784                 goto free_dma_dom;
1785
1786         dma_dom->domain.mode = PAGE_MODE_3_LEVEL;
1787         dma_dom->domain.pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1788         dma_dom->domain.flags = PD_DMA_OPS_MASK;
1789         if (!dma_dom->domain.pt_root)
1790                 goto free_dma_dom;
1791
1792         init_iova_domain(&dma_dom->iovad, PAGE_SIZE, IOVA_START_PFN);
1793
1794         if (init_iova_flush_queue(&dma_dom->iovad, iova_domain_flush_tlb, NULL))
1795                 goto free_dma_dom;
1796
1797         /* Initialize reserved ranges */
1798         copy_reserved_iova(&reserved_iova_ranges, &dma_dom->iovad);
1799
1800         add_domain_to_list(&dma_dom->domain);
1801
1802         return dma_dom;
1803
1804 free_dma_dom:
1805         dma_ops_domain_free(dma_dom);
1806
1807         return NULL;
1808 }
1809
1810 /*
1811  * little helper function to check whether a given protection domain is a
1812  * dma_ops domain
1813  */
1814 static bool dma_ops_domain(struct protection_domain *domain)
1815 {
1816         return domain->flags & PD_DMA_OPS_MASK;
1817 }
1818
1819 static void set_dte_entry(u16 devid, struct protection_domain *domain, bool ats)
1820 {
1821         u64 pte_root = 0;
1822         u64 flags = 0;
1823
1824         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
1825                 pte_root = iommu_virt_to_phys(domain->pt_root);
1826
1827         pte_root |= (domain->mode & DEV_ENTRY_MODE_MASK)
1828                     << DEV_ENTRY_MODE_SHIFT;
1829         pte_root |= DTE_FLAG_IR | DTE_FLAG_IW | DTE_FLAG_V | DTE_FLAG_TV;
1830
1831         flags = amd_iommu_dev_table[devid].data[1];
1832
1833         if (ats)
1834                 flags |= DTE_FLAG_IOTLB;
1835
1836         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK) {
1837                 u64 gcr3 = iommu_virt_to_phys(domain->gcr3_tbl);
1838                 u64 glx  = domain->glx;
1839                 u64 tmp;
1840
1841                 pte_root |= DTE_FLAG_GV;
1842                 pte_root |= (glx & DTE_GLX_MASK) << DTE_GLX_SHIFT;
1843
1844                 /* First mask out possible old values for GCR3 table */
1845                 tmp = DTE_GCR3_VAL_B(~0ULL) << DTE_GCR3_SHIFT_B;
1846                 flags    &= ~tmp;
1847
1848                 tmp = DTE_GCR3_VAL_C(~0ULL) << DTE_GCR3_SHIFT_C;
1849                 flags    &= ~tmp;
1850
1851                 /* Encode GCR3 table into DTE */
1852                 tmp = DTE_GCR3_VAL_A(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_A;
1853                 pte_root |= tmp;
1854
1855                 tmp = DTE_GCR3_VAL_B(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_B;
1856                 flags    |= tmp;
1857
1858                 tmp = DTE_GCR3_VAL_C(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_C;
1859                 flags    |= tmp;
1860         }
1861
1862         flags &= ~DEV_DOMID_MASK;
1863         flags |= domain->id;
1864
1865         amd_iommu_dev_table[devid].data[1]  = flags;
1866         amd_iommu_dev_table[devid].data[0]  = pte_root;
1867 }
1868
1869 static void clear_dte_entry(u16 devid)
1870 {
1871         /* remove entry from the device table seen by the hardware */
1872         amd_iommu_dev_table[devid].data[0]  = DTE_FLAG_V | DTE_FLAG_TV;
1873         amd_iommu_dev_table[devid].data[1] &= DTE_FLAG_MASK;
1874
1875         amd_iommu_apply_erratum_63(devid);
1876 }
1877
1878 static void do_attach(struct iommu_dev_data *dev_data,
1879                       struct protection_domain *domain)
1880 {
1881         struct amd_iommu *iommu;
1882         u16 alias;
1883         bool ats;
1884
1885         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1886         alias = dev_data->alias;
1887         ats   = dev_data->ats.enabled;
1888
1889         /* Update data structures */
1890         dev_data->domain = domain;
1891         list_add(&dev_data->list, &domain->dev_list);
1892
1893         /* Do reference counting */
1894         domain->dev_iommu[iommu->index] += 1;
1895         domain->dev_cnt                 += 1;
1896
1897         /* Update device table */
1898         set_dte_entry(dev_data->devid, domain, ats);
1899         if (alias != dev_data->devid)
1900                 set_dte_entry(alias, domain, ats);
1901
1902         device_flush_dte(dev_data);
1903 }
1904
1905 static void do_detach(struct iommu_dev_data *dev_data)
1906 {
1907         struct amd_iommu *iommu;
1908         u16 alias;
1909
1910         /*
1911          * First check if the device is still attached. It might already
1912          * be detached from its domain because the generic
1913          * iommu_detach_group code detached it and we try again here in
1914          * our alias handling.
1915          */
1916         if (!dev_data->domain)
1917                 return;
1918
1919         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1920         alias = dev_data->alias;
1921
1922         /* decrease reference counters */
1923         dev_data->domain->dev_iommu[iommu->index] -= 1;
1924         dev_data->domain->dev_cnt                 -= 1;
1925
1926         /* Update data structures */
1927         dev_data->domain = NULL;
1928         list_del(&dev_data->list);
1929         clear_dte_entry(dev_data->devid);
1930         if (alias != dev_data->devid)
1931                 clear_dte_entry(alias);
1932
1933         /* Flush the DTE entry */
1934         device_flush_dte(dev_data);
1935 }
1936
1937 /*
1938  * If a device is not yet associated with a domain, this function does
1939  * assigns it visible for the hardware
1940  */
1941 static int __attach_device(struct iommu_dev_data *dev_data,
1942                            struct protection_domain *domain)
1943 {
1944         int ret;
1945
1946         /*
1947          * Must be called with IRQs disabled. Warn here to detect early
1948          * when its not.
1949          */
1950         WARN_ON(!irqs_disabled());
1951
1952         /* lock domain */
1953         spin_lock(&domain->lock);
1954
1955         ret = -EBUSY;
1956         if (dev_data->domain != NULL)
1957                 goto out_unlock;
1958
1959         /* Attach alias group root */
1960         do_attach(dev_data, domain);
1961
1962         ret = 0;
1963
1964 out_unlock:
1965
1966         /* ready */
1967         spin_unlock(&domain->lock);
1968
1969         return ret;
1970 }
1971
1972
1973 static void pdev_iommuv2_disable(struct pci_dev *pdev)
1974 {
1975         pci_disable_ats(pdev);
1976         pci_disable_pri(pdev);
1977         pci_disable_pasid(pdev);
1978 }
1979
1980 /* FIXME: Change generic reset-function to do the same */
1981 static int pri_reset_while_enabled(struct pci_dev *pdev)
1982 {
1983         u16 control;
1984         int pos;
1985
1986         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PRI);
1987         if (!pos)
1988                 return -EINVAL;
1989
1990         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_CTRL, &control);
1991         control |= PCI_PRI_CTRL_RESET;
1992         pci_write_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_CTRL, control);
1993
1994         return 0;
1995 }
1996
1997 static int pdev_iommuv2_enable(struct pci_dev *pdev)
1998 {
1999         bool reset_enable;
2000         int reqs, ret;
2001
2002         /* FIXME: Hardcode number of outstanding requests for now */
2003         reqs = 32;
2004         if (pdev_pri_erratum(pdev, AMD_PRI_DEV_ERRATUM_LIMIT_REQ_ONE))
2005                 reqs = 1;
2006         reset_enable = pdev_pri_erratum(pdev, AMD_PRI_DEV_ERRATUM_ENABLE_RESET);
2007
2008         /* Only allow access to user-accessible pages */
2009         ret = pci_enable_pasid(pdev, 0);
2010         if (ret)
2011                 goto out_err;
2012
2013         /* First reset the PRI state of the device */
2014         ret = pci_reset_pri(pdev);
2015         if (ret)
2016                 goto out_err;
2017
2018         /* Enable PRI */
2019         ret = pci_enable_pri(pdev, reqs);
2020         if (ret)
2021                 goto out_err;
2022
2023         if (reset_enable) {
2024                 ret = pri_reset_while_enabled(pdev);
2025                 if (ret)
2026                         goto out_err;
2027         }
2028
2029         ret = pci_enable_ats(pdev, PAGE_SHIFT);
2030         if (ret)
2031                 goto out_err;
2032
2033         return 0;
2034
2035 out_err:
2036         pci_disable_pri(pdev);
2037         pci_disable_pasid(pdev);
2038
2039         return ret;
2040 }
2041
2042 /* FIXME: Move this to PCI code */
2043 #define PCI_PRI_TLP_OFF         (1 << 15)
2044
2045 static bool pci_pri_tlp_required(struct pci_dev *pdev)
2046 {
2047         u16 status;
2048         int pos;
2049
2050         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PRI);
2051         if (!pos)
2052                 return false;
2053
2054         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_STATUS, &status);
2055
2056         return (status & PCI_PRI_TLP_OFF) ? true : false;
2057 }
2058
2059 /*
2060  * If a device is not yet associated with a domain, this function
2061  * assigns it visible for the hardware
2062  */
2063 static int attach_device(struct device *dev,
2064                          struct protection_domain *domain)
2065 {
2066         struct pci_dev *pdev;
2067         struct iommu_dev_data *dev_data;
2068         unsigned long flags;
2069         int ret;
2070
2071         dev_data = get_dev_data(dev);
2072
2073         if (!dev_is_pci(dev))
2074                 goto skip_ats_check;
2075
2076         pdev = to_pci_dev(dev);
2077         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK) {
2078                 if (!dev_data->passthrough)
2079                         return -EINVAL;
2080
2081                 if (dev_data->iommu_v2) {
2082                         if (pdev_iommuv2_enable(pdev) != 0)
2083                                 return -EINVAL;
2084
2085                         dev_data->ats.enabled = true;
2086                         dev_data->ats.qdep    = pci_ats_queue_depth(pdev);
2087                         dev_data->pri_tlp     = pci_pri_tlp_required(pdev);
2088                 }
2089         } else if (amd_iommu_iotlb_sup &&
2090                    pci_enable_ats(pdev, PAGE_SHIFT) == 0) {
2091                 dev_data->ats.enabled = true;
2092                 dev_data->ats.qdep    = pci_ats_queue_depth(pdev);
2093         }
2094
2095 skip_ats_check:
2096         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2097         ret = __attach_device(dev_data, domain);
2098         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2099
2100         /*
2101          * We might boot into a crash-kernel here. The crashed kernel
2102          * left the caches in the IOMMU dirty. So we have to flush
2103          * here to evict all dirty stuff.
2104          */
2105         domain_flush_tlb_pde(domain);
2106
2107         return ret;
2108 }
2109
2110 /*
2111  * Removes a device from a protection domain (unlocked)
2112  */
2113 static void __detach_device(struct iommu_dev_data *dev_data)
2114 {
2115         struct protection_domain *domain;
2116
2117         /*
2118          * Must be called with IRQs disabled. Warn here to detect early
2119          * when its not.
2120          */
2121         WARN_ON(!irqs_disabled());
2122
2123         if (WARN_ON(!dev_data->domain))
2124                 return;
2125
2126         domain = dev_data->domain;
2127
2128         spin_lock(&domain->lock);
2129
2130         do_detach(dev_data);
2131
2132         spin_unlock(&domain->lock);
2133 }
2134
2135 /*
2136  * Removes a device from a protection domain (with devtable_lock held)
2137  */
2138 static void detach_device(struct device *dev)
2139 {
2140         struct protection_domain *domain;
2141         struct iommu_dev_data *dev_data;
2142         unsigned long flags;
2143
2144         dev_data = get_dev_data(dev);
2145         domain   = dev_data->domain;
2146
2147         /* lock device table */
2148         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2149         __detach_device(dev_data);
2150         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2151
2152         if (!dev_is_pci(dev))
2153                 return;
2154
2155         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK && dev_data->iommu_v2)
2156                 pdev_iommuv2_disable(to_pci_dev(dev));
2157         else if (dev_data->ats.enabled)
2158                 pci_disable_ats(to_pci_dev(dev));
2159
2160         dev_data->ats.enabled = false;
2161 }
2162
2163 static int amd_iommu_add_device(struct device *dev)
2164 {
2165         struct iommu_dev_data *dev_data;
2166         struct iommu_domain *domain;
2167         struct amd_iommu *iommu;
2168         int ret, devid;
2169
2170         if (!check_device(dev) || get_dev_data(dev))
2171                 return 0;
2172
2173         devid = get_device_id(dev);
2174         if (devid < 0)
2175                 return devid;
2176
2177         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2178
2179         ret = iommu_init_device(dev);
2180         if (ret) {
2181                 if (ret != -ENOTSUPP)
2182                         pr_err("Failed to initialize device %s - trying to proceed anyway\n",
2183                                 dev_name(dev));
2184
2185                 iommu_ignore_device(dev);
2186                 dev->dma_ops = &nommu_dma_ops;
2187                 goto out;
2188         }
2189         init_iommu_group(dev);
2190
2191         dev_data = get_dev_data(dev);
2192
2193         BUG_ON(!dev_data);
2194
2195         if (iommu_pass_through || dev_data->iommu_v2)
2196                 iommu_request_dm_for_dev(dev);
2197
2198         /* Domains are initialized for this device - have a look what we ended up with */
2199         domain = iommu_get_domain_for_dev(dev);
2200         if (domain->type == IOMMU_DOMAIN_IDENTITY)
2201                 dev_data->passthrough = true;
2202         else
2203                 dev->dma_ops = &amd_iommu_dma_ops;
2204
2205 out:
2206         iommu_completion_wait(iommu);
2207
2208         return 0;
2209 }
2210
2211 static void amd_iommu_remove_device(struct device *dev)
2212 {
2213         struct amd_iommu *iommu;
2214         int devid;
2215
2216         if (!check_device(dev))
2217                 return;
2218
2219         devid = get_device_id(dev);
2220         if (devid < 0)
2221                 return;
2222
2223         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2224
2225         iommu_uninit_device(dev);
2226         iommu_completion_wait(iommu);
2227 }
2228
2229 static struct iommu_group *amd_iommu_device_group(struct device *dev)
2230 {
2231         if (dev_is_pci(dev))
2232                 return pci_device_group(dev);
2233
2234         return acpihid_device_group(dev);
2235 }
2236
2237 /*****************************************************************************
2238  *
2239  * The next functions belong to the dma_ops mapping/unmapping code.
2240  *
2241  *****************************************************************************/
2242
2243 /*
2244  * In the dma_ops path we only have the struct device. This function
2245  * finds the corresponding IOMMU, the protection domain and the
2246  * requestor id for a given device.
2247  * If the device is not yet associated with a domain this is also done
2248  * in this function.
2249  */
2250 static struct protection_domain *get_domain(struct device *dev)
2251 {
2252         struct protection_domain *domain;
2253         struct iommu_domain *io_domain;
2254
2255         if (!check_device(dev))
2256                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2257
2258         domain = get_dev_data(dev)->domain;
2259         if (domain == NULL && get_dev_data(dev)->defer_attach) {
2260                 get_dev_data(dev)->defer_attach = false;
2261                 io_domain = iommu_get_domain_for_dev(dev);
2262                 domain = to_pdomain(io_domain);
2263                 attach_device(dev, domain);
2264         }
2265         if (domain == NULL)
2266                 return ERR_PTR(-EBUSY);
2267
2268         if (!dma_ops_domain(domain))
2269                 return ERR_PTR(-EBUSY);
2270
2271         return domain;
2272 }
2273
2274 static void update_device_table(struct protection_domain *domain)
2275 {
2276         struct iommu_dev_data *dev_data;
2277
2278         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
2279                 set_dte_entry(dev_data->devid, domain, dev_data->ats.enabled);
2280
2281                 if (dev_data->devid == dev_data->alias)
2282                         continue;
2283
2284                 /* There is an alias, update device table entry for it */
2285                 set_dte_entry(dev_data->alias, domain, dev_data->ats.enabled);
2286         }
2287 }
2288
2289 static void update_domain(struct protection_domain *domain)
2290 {
2291         if (!domain->updated)
2292                 return;
2293
2294         update_device_table(domain);
2295
2296         domain_flush_devices(domain);
2297         domain_flush_tlb_pde(domain);
2298
2299         domain->updated = false;
2300 }
2301
2302 static int dir2prot(enum dma_data_direction direction)
2303 {
2304         if (direction == DMA_TO_DEVICE)
2305                 return IOMMU_PROT_IR;
2306         else if (direction == DMA_FROM_DEVICE)
2307                 return IOMMU_PROT_IW;
2308         else if (direction == DMA_BIDIRECTIONAL)
2309                 return IOMMU_PROT_IW | IOMMU_PROT_IR;
2310         else
2311                 return 0;
2312 }
2313
2314 /*
2315  * This function contains common code for mapping of a physically
2316  * contiguous memory region into DMA address space. It is used by all
2317  * mapping functions provided with this IOMMU driver.
2318  * Must be called with the domain lock held.
2319  */
2320 static dma_addr_t __map_single(struct device *dev,
2321                                struct dma_ops_domain *dma_dom,
2322                                phys_addr_t paddr,
2323                                size_t size,
2324                                enum dma_data_direction direction,
2325                                u64 dma_mask)
2326 {
2327         dma_addr_t offset = paddr & ~PAGE_MASK;
2328         dma_addr_t address, start, ret;
2329         unsigned int pages;
2330         int prot = 0;
2331         int i;
2332
2333         pages = iommu_num_pages(paddr, size, PAGE_SIZE);
2334         paddr &= PAGE_MASK;
2335
2336         address = dma_ops_alloc_iova(dev, dma_dom, pages, dma_mask);
2337         if (address == AMD_IOMMU_MAPPING_ERROR)
2338                 goto out;
2339
2340         prot = dir2prot(direction);
2341
2342         start = address;
2343         for (i = 0; i < pages; ++i) {
2344                 ret = iommu_map_page(&dma_dom->domain, start, paddr,
2345                                      PAGE_SIZE, prot, GFP_ATOMIC);
2346                 if (ret)
2347                         goto out_unmap;
2348
2349                 paddr += PAGE_SIZE;
2350                 start += PAGE_SIZE;
2351         }
2352         address += offset;
2353
2354         if (unlikely(amd_iommu_np_cache)) {
2355                 domain_flush_pages(&dma_dom->domain, address, size);
2356                 domain_flush_complete(&dma_dom->domain);
2357         }
2358
2359 out:
2360         return address;
2361
2362 out_unmap:
2363
2364         for (--i; i >= 0; --i) {
2365                 start -= PAGE_SIZE;
2366                 iommu_unmap_page(&dma_dom->domain, start, PAGE_SIZE);
2367         }
2368
2369         domain_flush_tlb(&dma_dom->domain);
2370         domain_flush_complete(&dma_dom->domain);
2371
2372         dma_ops_free_iova(dma_dom, address, pages);
2373
2374         return AMD_IOMMU_MAPPING_ERROR;
2375 }
2376
2377 /*
2378  * Does the reverse of the __map_single function. Must be called with
2379  * the domain lock held too
2380  */
2381 static void __unmap_single(struct dma_ops_domain *dma_dom,
2382                            dma_addr_t dma_addr,
2383                            size_t size,
2384                            int dir)
2385 {
2386         dma_addr_t i, start;
2387         unsigned int pages;
2388
2389         pages = iommu_num_pages(dma_addr, size, PAGE_SIZE);
2390         dma_addr &= PAGE_MASK;
2391         start = dma_addr;
2392
2393         for (i = 0; i < pages; ++i) {
2394                 iommu_unmap_page(&dma_dom->domain, start, PAGE_SIZE);
2395                 start += PAGE_SIZE;
2396         }
2397
2398         if (amd_iommu_unmap_flush) {
2399                 dma_ops_free_iova(dma_dom, dma_addr, pages);
2400                 domain_flush_tlb(&dma_dom->domain);
2401                 domain_flush_complete(&dma_dom->domain);
2402         } else {
2403                 pages = __roundup_pow_of_two(pages);
2404                 queue_iova(&dma_dom->iovad, dma_addr >> PAGE_SHIFT, pages, 0);
2405         }
2406 }
2407
2408 /*
2409  * The exported map_single function for dma_ops.
2410  */
2411 static dma_addr_t map_page(struct device *dev, struct page *page,
2412                            unsigned long offset, size_t size,
2413                            enum dma_data_direction dir,
2414                            unsigned long attrs)
2415 {
2416         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + offset;
2417         struct protection_domain *domain;
2418         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2419         u64 dma_mask;
2420
2421         domain = get_domain(dev);
2422         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL)
2423                 return (dma_addr_t)paddr;
2424         else if (IS_ERR(domain))
2425                 return AMD_IOMMU_MAPPING_ERROR;
2426
2427         dma_mask = *dev->dma_mask;
2428         dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2429
2430         return __map_single(dev, dma_dom, paddr, size, dir, dma_mask);
2431 }
2432
2433 /*
2434  * The exported unmap_single function for dma_ops.
2435  */
2436 static void unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
2437                        enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2438 {
2439         struct protection_domain *domain;
2440         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2441
2442         domain = get_domain(dev);
2443         if (IS_ERR(domain))
2444                 return;
2445
2446         dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2447
2448         __unmap_single(dma_dom, dma_addr, size, dir);
2449 }
2450
2451 static int sg_num_pages(struct device *dev,
2452                         struct scatterlist *sglist,
2453                         int nelems)
2454 {
2455         unsigned long mask, boundary_size;
2456         struct scatterlist *s;
2457         int i, npages = 0;
2458
2459         mask          = dma_get_seg_boundary(dev);
2460         boundary_size = mask + 1 ? ALIGN(mask + 1, PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT :
2461                                    1UL << (BITS_PER_LONG - PAGE_SHIFT);
2462
2463         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2464                 int p, n;
2465
2466                 s->dma_address = npages << PAGE_SHIFT;
2467                 p = npages % boundary_size;
2468                 n = iommu_num_pages(sg_phys(s), s->length, PAGE_SIZE);
2469                 if (p + n > boundary_size)
2470                         npages += boundary_size - p;
2471                 npages += n;
2472         }
2473
2474         return npages;
2475 }
2476
2477 /*
2478  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
2479  * lists).
2480  */
2481 static int map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
2482                   int nelems, enum dma_data_direction direction,
2483                   unsigned long attrs)
2484 {
2485         int mapped_pages = 0, npages = 0, prot = 0, i;
2486         struct protection_domain *domain;
2487         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2488         struct scatterlist *s;
2489         unsigned long address;
2490         u64 dma_mask;
2491
2492         domain = get_domain(dev);
2493         if (IS_ERR(domain))
2494                 return 0;
2495
2496         dma_dom  = to_dma_ops_domain(domain);
2497         dma_mask = *dev->dma_mask;
2498
2499         npages = sg_num_pages(dev, sglist, nelems);
2500
2501         address = dma_ops_alloc_iova(dev, dma_dom, npages, dma_mask);
2502         if (address == AMD_IOMMU_MAPPING_ERROR)
2503                 goto out_err;
2504
2505         prot = dir2prot(direction);
2506
2507         /* Map all sg entries */
2508         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2509                 int j, pages = iommu_num_pages(sg_phys(s), s->length, PAGE_SIZE);
2510
2511                 for (j = 0; j < pages; ++j) {
2512                         unsigned long bus_addr, phys_addr;
2513                         int ret;
2514
2515                         bus_addr  = address + s->dma_address + (j << PAGE_SHIFT);
2516                         phys_addr = (sg_phys(s) & PAGE_MASK) + (j << PAGE_SHIFT);
2517                         ret = iommu_map_page(domain, bus_addr, phys_addr, PAGE_SIZE, prot, GFP_ATOMIC);
2518                         if (ret)
2519                                 goto out_unmap;
2520
2521                         mapped_pages += 1;
2522                 }
2523         }
2524
2525         /* Everything is mapped - write the right values into s->dma_address */
2526         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2527                 s->dma_address += address + s->offset;
2528                 s->dma_length   = s->length;
2529         }
2530
2531         return nelems;
2532
2533 out_unmap:
2534         pr_err("%s: IOMMU mapping error in map_sg (io-pages: %d)\n",
2535                dev_name(dev), npages);
2536
2537         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2538                 int j, pages = iommu_num_pages(sg_phys(s), s->length, PAGE_SIZE);
2539
2540                 for (j = 0; j < pages; ++j) {
2541                         unsigned long bus_addr;
2542
2543                         bus_addr  = address + s->dma_address + (j << PAGE_SHIFT);
2544                         iommu_unmap_page(domain, bus_addr, PAGE_SIZE);
2545
2546                         if (--mapped_pages)
2547                                 goto out_free_iova;
2548                 }
2549         }
2550
2551 out_free_iova:
2552         free_iova_fast(&dma_dom->iovad, address, npages);
2553
2554 out_err:
2555         return 0;
2556 }
2557
2558 /*
2559  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
2560  * lists).
2561  */
2562 static void unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
2563                      int nelems, enum dma_data_direction dir,
2564                      unsigned long attrs)
2565 {
2566         struct protection_domain *domain;
2567         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2568         unsigned long startaddr;
2569         int npages = 2;
2570
2571         domain = get_domain(dev);
2572         if (IS_ERR(domain))
2573                 return;
2574
2575         startaddr = sg_dma_address(sglist) & PAGE_MASK;
2576         dma_dom   = to_dma_ops_domain(domain);
2577         npages    = sg_num_pages(dev, sglist, nelems);
2578
2579         __unmap_single(dma_dom, startaddr, npages << PAGE_SHIFT, dir);
2580 }
2581
2582 /*
2583  * The exported alloc_coherent function for dma_ops.
2584  */
2585 static void *alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
2586                             dma_addr_t *dma_addr, gfp_t flag,
2587                             unsigned long attrs)
2588 {
2589         u64 dma_mask = dev->coherent_dma_mask;
2590         struct protection_domain *domain;
2591         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2592         struct page *page;
2593
2594         domain = get_domain(dev);
2595         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL) {
2596                 page = alloc_pages(flag, get_order(size));
2597                 *dma_addr = page_to_phys(page);
2598                 return page_address(page);
2599         } else if (IS_ERR(domain))
2600                 return NULL;
2601
2602         dma_dom   = to_dma_ops_domain(domain);
2603         size      = PAGE_ALIGN(size);
2604         dma_mask  = dev->coherent_dma_mask;
2605         flag     &= ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM | __GFP_DMA32);
2606         flag     |= __GFP_ZERO;
2607
2608         page = alloc_pages(flag | __GFP_NOWARN,  get_order(size));
2609         if (!page) {
2610                 if (!gfpflags_allow_blocking(flag))
2611                         return NULL;
2612
2613                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, size >> PAGE_SHIFT,
2614                                                  get_order(size), flag);
2615                 if (!page)
2616                         return NULL;
2617         }
2618
2619         if (!dma_mask)
2620                 dma_mask = *dev->dma_mask;
2621
2622         *dma_addr = __map_single(dev, dma_dom, page_to_phys(page),
2623                                  size, DMA_BIDIRECTIONAL, dma_mask);
2624
2625         if (*dma_addr == AMD_IOMMU_MAPPING_ERROR)
2626                 goto out_free;
2627
2628         return page_address(page);
2629
2630 out_free:
2631
2632         if (!dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT))
2633                 __free_pages(page, get_order(size));
2634
2635         return NULL;
2636 }
2637
2638 /*
2639  * The exported free_coherent function for dma_ops.
2640  */
2641 static void free_coherent(struct device *dev, size_t size,
2642                           void *virt_addr, dma_addr_t dma_addr,
2643                           unsigned long attrs)
2644 {
2645         struct protection_domain *domain;
2646         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2647         struct page *page;
2648
2649         page = virt_to_page(virt_addr);
2650         size = PAGE_ALIGN(size);
2651
2652         domain = get_domain(dev);
2653         if (IS_ERR(domain))
2654                 goto free_mem;
2655
2656         dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2657
2658         __unmap_single(dma_dom, dma_addr, size, DMA_BIDIRECTIONAL);
2659
2660 free_mem:
2661         if (!dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT))
2662                 __free_pages(page, get_order(size));
2663 }
2664
2665 /*
2666  * This function is called by the DMA layer to find out if we can handle a
2667  * particular device. It is part of the dma_ops.
2668  */
2669 static int amd_iommu_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
2670 {
2671         if (!x86_dma_supported(dev, mask))
2672                 return 0;
2673         return check_device(dev);
2674 }
2675
2676 static int amd_iommu_mapping_error(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr)
2677 {
2678         return dma_addr == AMD_IOMMU_MAPPING_ERROR;
2679 }
2680
2681 static const struct dma_map_ops amd_iommu_dma_ops = {
2682         .alloc          = alloc_coherent,
2683         .free           = free_coherent,
2684         .map_page       = map_page,
2685         .unmap_page     = unmap_page,
2686         .map_sg         = map_sg,
2687         .unmap_sg       = unmap_sg,
2688         .dma_supported  = amd_iommu_dma_supported,
2689         .mapping_error  = amd_iommu_mapping_error,
2690 };
2691
2692 static int init_reserved_iova_ranges(void)
2693 {
2694         struct pci_dev *pdev = NULL;
2695         struct iova *val;
2696
2697         init_iova_domain(&reserved_iova_ranges, PAGE_SIZE, IOVA_START_PFN);
2698
2699         lockdep_set_class(&reserved_iova_ranges.iova_rbtree_lock,
2700                           &reserved_rbtree_key);
2701
2702         /* MSI memory range */
2703         val = reserve_iova(&reserved_iova_ranges,
2704                            IOVA_PFN(MSI_RANGE_START), IOVA_PFN(MSI_RANGE_END));
2705         if (!val) {
2706                 pr_err("Reserving MSI range failed\n");
2707                 return -ENOMEM;
2708         }
2709
2710         /* HT memory range */
2711         val = reserve_iova(&reserved_iova_ranges,
2712                            IOVA_PFN(HT_RANGE_START), IOVA_PFN(HT_RANGE_END));
2713         if (!val) {
2714                 pr_err("Reserving HT range failed\n");
2715                 return -ENOMEM;
2716         }
2717
2718         /*
2719          * Memory used for PCI resources
2720          * FIXME: Check whether we can reserve the PCI-hole completly
2721          */
2722         for_each_pci_dev(pdev) {
2723                 int i;
2724
2725                 for (i = 0; i < PCI_NUM_RESOURCES; ++i) {
2726                         struct resource *r = &pdev->resource[i];
2727
2728                         if (!(r->flags & IORESOURCE_MEM))
2729                                 continue;
2730
2731                         val = reserve_iova(&reserved_iova_ranges,
2732                                            IOVA_PFN(r->start),
2733                                            IOVA_PFN(r->end));
2734                         if (!val) {
2735                                 pr_err("Reserve pci-resource range failed\n");
2736                                 return -ENOMEM;
2737                         }
2738                 }
2739         }
2740
2741         return 0;
2742 }
2743
2744 int __init amd_iommu_init_api(void)
2745 {
2746         int ret, err = 0;
2747
2748         ret = iova_cache_get();
2749         if (ret)
2750                 return ret;
2751
2752         ret = init_reserved_iova_ranges();
2753         if (ret)
2754                 return ret;
2755
2756         err = bus_set_iommu(&pci_bus_type, &amd_iommu_ops);
2757         if (err)
2758                 return err;
2759 #ifdef CONFIG_ARM_AMBA
2760         err = bus_set_iommu(&amba_bustype, &amd_iommu_ops);
2761         if (err)
2762                 return err;
2763 #endif
2764         err = bus_set_iommu(&platform_bus_type, &amd_iommu_ops);
2765         if (err)
2766                 return err;
2767
2768         return 0;
2769 }
2770
2771 int __init amd_iommu_init_dma_ops(void)
2772 {
2773         swiotlb        = (iommu_pass_through || sme_me_mask) ? 1 : 0;
2774         iommu_detected = 1;
2775
2776         /*
2777          * In case we don't initialize SWIOTLB (actually the common case
2778          * when AMD IOMMU is enabled and SME is not active), make sure there
2779          * are global dma_ops set as a fall-back for devices not handled by
2780          * this driver (for example non-PCI devices). When SME is active,
2781          * make sure that swiotlb variable remains set so the global dma_ops
2782          * continue to be SWIOTLB.
2783          */
2784         if (!swiotlb)
2785                 dma_ops = &nommu_dma_ops;
2786
2787         if (amd_iommu_unmap_flush)
2788                 pr_info("AMD-Vi: IO/TLB flush on unmap enabled\n");
2789         else
2790                 pr_info("AMD-Vi: Lazy IO/TLB flushing enabled\n");
2791
2792         return 0;
2793
2794 }
2795
2796 /*****************************************************************************
2797  *
2798  * The following functions belong to the exported interface of AMD IOMMU
2799  *
2800  * This interface allows access to lower level functions of the IOMMU
2801  * like protection domain handling and assignement of devices to domains
2802  * which is not possible with the dma_ops interface.
2803  *
2804  *****************************************************************************/
2805
2806 static void cleanup_domain(struct protection_domain *domain)
2807 {
2808         struct iommu_dev_data *entry;
2809         unsigned long flags;
2810
2811         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2812
2813         while (!list_empty(&domain->dev_list)) {
2814                 entry = list_first_entry(&domain->dev_list,
2815                                          struct iommu_dev_data, list);
2816                 __detach_device(entry);
2817         }
2818
2819         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2820 }
2821
2822 static void protection_domain_free(struct protection_domain *domain)
2823 {
2824         if (!domain)
2825                 return;
2826
2827         del_domain_from_list(domain);
2828
2829         if (domain->id)
2830                 domain_id_free(domain->id);
2831
2832         kfree(domain);
2833 }
2834
2835 static int protection_domain_init(struct protection_domain *domain)
2836 {
2837         spin_lock_init(&domain->lock);
2838         mutex_init(&domain->api_lock);
2839         domain->id = domain_id_alloc();
2840         if (!domain->id)
2841                 return -ENOMEM;
2842         INIT_LIST_HEAD(&domain->dev_list);
2843
2844         return 0;
2845 }
2846
2847 static struct protection_domain *protection_domain_alloc(void)
2848 {
2849         struct protection_domain *domain;
2850
2851         domain = kzalloc(sizeof(*domain), GFP_KERNEL);
2852         if (!domain)
2853                 return NULL;
2854
2855         if (protection_domain_init(domain))
2856                 goto out_err;
2857
2858         add_domain_to_list(domain);
2859
2860         return domain;
2861
2862 out_err:
2863         kfree(domain);
2864
2865         return NULL;
2866 }
2867
2868 static struct iommu_domain *amd_iommu_domain_alloc(unsigned type)
2869 {
2870         struct protection_domain *pdomain;
2871         struct dma_ops_domain *dma_domain;
2872
2873         switch (type) {
2874         case IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED:
2875                 pdomain = protection_domain_alloc();
2876                 if (!pdomain)
2877                         return NULL;
2878
2879                 pdomain->mode    = PAGE_MODE_3_LEVEL;
2880                 pdomain->pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
2881                 if (!pdomain->pt_root) {
2882                         protection_domain_free(pdomain);
2883                         return NULL;
2884                 }
2885
2886                 pdomain->domain.geometry.aperture_start = 0;
2887                 pdomain->domain.geometry.aperture_end   = ~0ULL;
2888                 pdomain->domain.geometry.force_aperture = true;
2889
2890                 break;
2891         case IOMMU_DOMAIN_DMA:
2892                 dma_domain = dma_ops_domain_alloc();
2893                 if (!dma_domain) {
2894                         pr_err("AMD-Vi: Failed to allocate\n");
2895                         return NULL;
2896                 }
2897                 pdomain = &dma_domain->domain;
2898                 break;
2899         case IOMMU_DOMAIN_IDENTITY:
2900                 pdomain = protection_domain_alloc();
2901                 if (!pdomain)
2902                         return NULL;
2903
2904                 pdomain->mode = PAGE_MODE_NONE;
2905                 break;
2906         default:
2907                 return NULL;
2908         }
2909
2910         return &pdomain->domain;
2911 }
2912
2913 static void amd_iommu_domain_free(struct iommu_domain *dom)
2914 {
2915         struct protection_domain *domain;
2916         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2917
2918         domain = to_pdomain(dom);
2919
2920         if (domain->dev_cnt > 0)
2921                 cleanup_domain(domain);
2922
2923         BUG_ON(domain->dev_cnt != 0);
2924
2925         if (!dom)
2926                 return;
2927
2928         switch (dom->type) {
2929         case IOMMU_DOMAIN_DMA:
2930                 /* Now release the domain */
2931                 dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2932                 dma_ops_domain_free(dma_dom);
2933                 break;
2934         default:
2935                 if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
2936                         free_pagetable(domain);
2937
2938                 if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
2939                         free_gcr3_table(domain);
2940
2941                 protection_domain_free(domain);
2942                 break;
2943         }
2944 }
2945
2946 static void amd_iommu_detach_device(struct iommu_domain *dom,
2947                                     struct device *dev)
2948 {
2949         struct iommu_dev_data *dev_data = dev->archdata.iommu;
2950         struct amd_iommu *iommu;
2951         int devid;
2952
2953         if (!check_device(dev))
2954                 return;
2955
2956         devid = get_device_id(dev);
2957         if (devid < 0)
2958                 return;
2959
2960         if (dev_data->domain != NULL)
2961                 detach_device(dev);
2962
2963         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2964         if (!iommu)
2965                 return;
2966
2967 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
2968         if (AMD_IOMMU_GUEST_IR_VAPIC(amd_iommu_guest_ir) &&
2969             (dom->type == IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED))
2970                 dev_data->use_vapic = 0;
2971 #endif
2972
2973         iommu_completion_wait(iommu);
2974 }
2975
2976 static int amd_iommu_attach_device(struct iommu_domain *dom,
2977                                    struct device *dev)
2978 {
2979         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
2980         struct iommu_dev_data *dev_data;
2981         struct amd_iommu *iommu;
2982         int ret;
2983
2984         if (!check_device(dev))
2985                 return -EINVAL;
2986
2987         dev_data = dev->archdata.iommu;
2988
2989         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
2990         if (!iommu)
2991                 return -EINVAL;
2992
2993         if (dev_data->domain)
2994                 detach_device(dev);
2995
2996         ret = attach_device(dev, domain);
2997
2998 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
2999         if (AMD_IOMMU_GUEST_IR_VAPIC(amd_iommu_guest_ir)) {
3000                 if (dom->type == IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED)
3001                         dev_data->use_vapic = 1;
3002                 else
3003                         dev_data->use_vapic = 0;
3004         }
3005 #endif
3006
3007         iommu_completion_wait(iommu);
3008
3009         return ret;
3010 }
3011
3012 static int amd_iommu_map(struct iommu_domain *dom, unsigned long iova,
3013                          phys_addr_t paddr, size_t page_size, int iommu_prot)
3014 {
3015         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3016         int prot = 0;
3017         int ret;
3018
3019         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3020                 return -EINVAL;
3021
3022         if (iommu_prot & IOMMU_READ)
3023                 prot |= IOMMU_PROT_IR;
3024         if (iommu_prot & IOMMU_WRITE)
3025                 prot |= IOMMU_PROT_IW;
3026
3027         mutex_lock(&domain->api_lock);
3028         ret = iommu_map_page(domain, iova, paddr, page_size, prot, GFP_KERNEL);
3029         mutex_unlock(&domain->api_lock);
3030
3031         return ret;
3032 }
3033
3034 static size_t amd_iommu_unmap(struct iommu_domain *dom, unsigned long iova,
3035                            size_t page_size)
3036 {
3037         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3038         size_t unmap_size;
3039
3040         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3041                 return -EINVAL;
3042
3043         mutex_lock(&domain->api_lock);
3044         unmap_size = iommu_unmap_page(domain, iova, page_size);
3045         mutex_unlock(&domain->api_lock);
3046
3047         domain_flush_tlb_pde(domain);
3048         domain_flush_complete(domain);
3049
3050         return unmap_size;
3051 }
3052
3053 static phys_addr_t amd_iommu_iova_to_phys(struct iommu_domain *dom,
3054                                           dma_addr_t iova)
3055 {
3056         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3057         unsigned long offset_mask, pte_pgsize;
3058         u64 *pte, __pte;
3059
3060         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3061                 return iova;
3062
3063         pte = fetch_pte(domain, iova, &pte_pgsize);
3064
3065         if (!pte || !IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
3066                 return 0;
3067
3068         offset_mask = pte_pgsize - 1;
3069         __pte       = *pte & PM_ADDR_MASK;
3070
3071         return (__pte & ~offset_mask) | (iova & offset_mask);
3072 }
3073
3074 static bool amd_iommu_capable(enum iommu_cap cap)
3075 {
3076         switch (cap) {
3077         case IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY:
3078                 return true;
3079         case IOMMU_CAP_INTR_REMAP:
3080                 return (irq_remapping_enabled == 1);
3081         case IOMMU_CAP_NOEXEC:
3082                 return false;
3083         }
3084
3085         return false;
3086 }
3087
3088 static void amd_iommu_get_resv_regions(struct device *dev,
3089                                        struct list_head *head)
3090 {
3091         struct iommu_resv_region *region;
3092         struct unity_map_entry *entry;
3093         int devid;
3094
3095         devid = get_device_id(dev);
3096         if (devid < 0)
3097                 return;
3098
3099         list_for_each_entry(entry, &amd_iommu_unity_map, list) {
3100                 size_t length;
3101                 int prot = 0;
3102
3103                 if (devid < entry->devid_start || devid > entry->devid_end)
3104                         continue;
3105
3106                 length = entry->address_end - entry->address_start;
3107                 if (entry->prot & IOMMU_PROT_IR)
3108                         prot |= IOMMU_READ;
3109                 if (entry->prot & IOMMU_PROT_IW)
3110                         prot |= IOMMU_WRITE;
3111
3112                 region = iommu_alloc_resv_region(entry->address_start,
3113                                                  length, prot,
3114                                                  IOMMU_RESV_DIRECT);
3115                 if (!region) {
3116                         pr_err("Out of memory allocating dm-regions for %s\n",
3117                                 dev_name(dev));
3118                         return;
3119                 }
3120                 list_add_tail(&region->list, head);
3121         }
3122
3123         region = iommu_alloc_resv_region(MSI_RANGE_START,
3124                                          MSI_RANGE_END - MSI_RANGE_START + 1,
3125                                          0, IOMMU_RESV_MSI);
3126         if (!region)
3127                 return;
3128         list_add_tail(&region->list, head);
3129
3130         region = iommu_alloc_resv_region(HT_RANGE_START,
3131                                          HT_RANGE_END - HT_RANGE_START + 1,
3132                                          0, IOMMU_RESV_RESERVED);
3133         if (!region)
3134                 return;
3135         list_add_tail(&region->list, head);
3136 }
3137
3138 static void amd_iommu_put_resv_regions(struct device *dev,
3139                                      struct list_head *head)
3140 {
3141         struct iommu_resv_region *entry, *next;
3142
3143         list_for_each_entry_safe(entry, next, head, list)
3144                 kfree(entry);
3145 }
3146
3147 static void amd_iommu_apply_resv_region(struct device *dev,
3148                                       struct iommu_domain *domain,
3149                                       struct iommu_resv_region *region)
3150 {
3151         struct dma_ops_domain *dma_dom = to_dma_ops_domain(to_pdomain(domain));
3152         unsigned long start, end;
3153
3154         start = IOVA_PFN(region->start);
3155         end   = IOVA_PFN(region->start + region->length - 1);
3156
3157         WARN_ON_ONCE(reserve_iova(&dma_dom->iovad, start, end) == NULL);
3158 }
3159
3160 static bool amd_iommu_is_attach_deferred(struct iommu_domain *domain,
3161                                          struct device *dev)
3162 {
3163         struct iommu_dev_data *dev_data = dev->archdata.iommu;
3164         return dev_data->defer_attach;
3165 }
3166
3167 const struct iommu_ops amd_iommu_ops = {
3168         .capable = amd_iommu_capable,
3169         .domain_alloc = amd_iommu_domain_alloc,
3170         .domain_free  = amd_iommu_domain_free,
3171         .attach_dev = amd_iommu_attach_device,
3172         .detach_dev = amd_iommu_detach_device,
3173         .map = amd_iommu_map,
3174         .unmap = amd_iommu_unmap,
3175         .map_sg = default_iommu_map_sg,
3176         .iova_to_phys = amd_iommu_iova_to_phys,
3177         .add_device = amd_iommu_add_device,
3178         .remove_device = amd_iommu_remove_device,
3179         .device_group = amd_iommu_device_group,
3180         .get_resv_regions = amd_iommu_get_resv_regions,
3181         .put_resv_regions = amd_iommu_put_resv_regions,
3182         .apply_resv_region = amd_iommu_apply_resv_region,
3183         .is_attach_deferred = amd_iommu_is_attach_deferred,
3184         .pgsize_bitmap  = AMD_IOMMU_PGSIZES,
3185 };
3186
3187 /*****************************************************************************
3188  *
3189  * The next functions do a basic initialization of IOMMU for pass through
3190  * mode
3191  *
3192  * In passthrough mode the IOMMU is initialized and enabled but not used for
3193  * DMA-API translation.
3194  *
3195  *****************************************************************************/
3196
3197 /* IOMMUv2 specific functions */
3198 int amd_iommu_register_ppr_notifier(struct notifier_block *nb)
3199 {
3200         return atomic_notifier_chain_register(&ppr_notifier, nb);
3201 }
3202 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_register_ppr_notifier);
3203
3204 int amd_iommu_unregister_ppr_notifier(struct notifier_block *nb)
3205 {
3206         return atomic_notifier_chain_unregister(&ppr_notifier, nb);
3207 }
3208 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_unregister_ppr_notifier);
3209
3210 void amd_iommu_domain_direct_map(struct iommu_domain *dom)
3211 {
3212         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3213         unsigned long flags;
3214
3215         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3216
3217         /* Update data structure */
3218         domain->mode    = PAGE_MODE_NONE;
3219         domain->updated = true;
3220
3221         /* Make changes visible to IOMMUs */
3222         update_domain(domain);
3223
3224         /* Page-table is not visible to IOMMU anymore, so free it */
3225         free_pagetable(domain);
3226
3227         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3228 }
3229 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_direct_map);
3230
3231 int amd_iommu_domain_enable_v2(struct iommu_domain *dom, int pasids)
3232 {
3233         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3234         unsigned long flags;
3235         int levels, ret;
3236
3237         if (pasids <= 0 || pasids > (PASID_MASK + 1))
3238                 return -EINVAL;
3239
3240         /* Number of GCR3 table levels required */
3241         for (levels = 0; (pasids - 1) & ~0x1ff; pasids >>= 9)
3242                 levels += 1;
3243
3244         if (levels > amd_iommu_max_glx_val)
3245                 return -EINVAL;
3246
3247         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3248
3249         /*
3250          * Save us all sanity checks whether devices already in the
3251          * domain support IOMMUv2. Just force that the domain has no
3252          * devices attached when it is switched into IOMMUv2 mode.
3253          */
3254         ret = -EBUSY;
3255         if (domain->dev_cnt > 0 || domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
3256                 goto out;
3257
3258         ret = -ENOMEM;
3259         domain->gcr3_tbl = (void *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
3260         if (domain->gcr3_tbl == NULL)
3261                 goto out;
3262
3263         domain->glx      = levels;
3264         domain->flags   |= PD_IOMMUV2_MASK;
3265         domain->updated  = true;
3266
3267         update_domain(domain);
3268
3269         ret = 0;
3270
3271 out:
3272         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3273
3274         return ret;
3275 }
3276 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_enable_v2);
3277
3278 static int __flush_pasid(struct protection_domain *domain, int pasid,
3279                          u64 address, bool size)
3280 {
3281         struct iommu_dev_data *dev_data;
3282         struct iommu_cmd cmd;
3283         int i, ret;
3284
3285         if (!(domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK))
3286                 return -EINVAL;
3287
3288         build_inv_iommu_pasid(&cmd, domain->id, pasid, address, size);
3289
3290         /*
3291          * IOMMU TLB needs to be flushed before Device TLB to
3292          * prevent device TLB refill from IOMMU TLB
3293          */
3294         for (i = 0; i < amd_iommu_get_num_iommus(); ++i) {
3295                 if (domain->dev_iommu[i] == 0)
3296                         continue;
3297
3298                 ret = iommu_queue_command(amd_iommus[i], &cmd);
3299                 if (ret != 0)
3300                         goto out;
3301         }
3302
3303         /* Wait until IOMMU TLB flushes are complete */
3304         domain_flush_complete(domain);
3305
3306         /* Now flush device TLBs */
3307         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
3308                 struct amd_iommu *iommu;
3309                 int qdep;
3310
3311                 /*
3312                    There might be non-IOMMUv2 capable devices in an IOMMUv2
3313                  * domain.
3314                  */
3315                 if (!dev_data->ats.enabled)
3316                         continue;
3317
3318                 qdep  = dev_data->ats.qdep;
3319                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
3320
3321                 build_inv_iotlb_pasid(&cmd, dev_data->devid, pasid,
3322                                       qdep, address, size);
3323
3324                 ret = iommu_queue_command(iommu, &cmd);
3325                 if (ret != 0)
3326                         goto out;
3327         }
3328
3329         /* Wait until all device TLBs are flushed */
3330         domain_flush_complete(domain);
3331
3332         ret = 0;
3333
3334 out:
3335
3336         return ret;
3337 }
3338
3339 static int __amd_iommu_flush_page(struct protection_domain *domain, int pasid,
3340                                   u64 address)
3341 {
3342         return __flush_pasid(domain, pasid, address, false);
3343 }
3344
3345 int amd_iommu_flush_page(struct iommu_domain *dom, int pasid,
3346                          u64 address)
3347 {
3348         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3349         unsigned long flags;
3350         int ret;
3351
3352         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3353         ret = __amd_iommu_flush_page(domain, pasid, address);
3354         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3355
3356         return ret;
3357 }
3358 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_flush_page);
3359
3360 static int __amd_iommu_flush_tlb(struct protection_domain *domain, int pasid)
3361 {
3362         return __flush_pasid(domain, pasid, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS,
3363                              true);
3364 }
3365
3366 int amd_iommu_flush_tlb(struct iommu_domain *dom, int pasid)
3367 {
3368         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3369         unsigned long flags;
3370         int ret;
3371
3372         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3373         ret = __amd_iommu_flush_tlb(domain, pasid);
3374         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3375
3376         return ret;
3377 }
3378 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_flush_tlb);
3379
3380 static u64 *__get_gcr3_pte(u64 *root, int level, int pasid, bool alloc)
3381 {
3382         int index;
3383         u64 *pte;
3384
3385         while (true) {
3386
3387                 index = (pasid >> (9 * level)) & 0x1ff;
3388   &