Merge branch 'kconfig' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mmarek/kbuild
[cascardo/linux.git] / arch / arm / mm / dma-mapping.c
1 /*
2  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
3  *
4  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation.
9  *
10  *  DMA uncached mapping support.
11  */
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/gfp.h>
15 #include <linux/errno.h>
16 #include <linux/list.h>
17 #include <linux/init.h>
18 #include <linux/device.h>
19 #include <linux/dma-mapping.h>
20 #include <linux/dma-contiguous.h>
21 #include <linux/highmem.h>
22 #include <linux/memblock.h>
23 #include <linux/slab.h>
24 #include <linux/iommu.h>
25 #include <linux/io.h>
26 #include <linux/vmalloc.h>
27 #include <linux/sizes.h>
28
29 #include <asm/memory.h>
30 #include <asm/highmem.h>
31 #include <asm/cacheflush.h>
32 #include <asm/tlbflush.h>
33 #include <asm/mach/arch.h>
34 #include <asm/dma-iommu.h>
35 #include <asm/mach/map.h>
36 #include <asm/system_info.h>
37 #include <asm/dma-contiguous.h>
38
39 #include "mm.h"
40
41 /*
42  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
43  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
44  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
45  * represent the transitions between these two ownership states.
46  *
47  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
48  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
49  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
50  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
51  *
52  */
53 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
54                 size_t, enum dma_data_direction);
55 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
56                 size_t, enum dma_data_direction);
57
58 /**
59  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
60  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
61  * @page: page that buffer resides in
62  * @offset: offset into page for start of buffer
63  * @size: size of buffer to map
64  * @dir: DMA transfer direction
65  *
66  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
67  * or written back.
68  *
69  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
70  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
71  */
72 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
73              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
74              struct dma_attrs *attrs)
75 {
76         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
77                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
78         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
79 }
80
81 static dma_addr_t arm_coherent_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
82              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
83              struct dma_attrs *attrs)
84 {
85         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
86 }
87
88 /**
89  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
90  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
91  * @handle: DMA address of buffer
92  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
93  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
94  *
95  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
96  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
97  * All other usages are undefined.
98  *
99  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
100  * whatever the device wrote there.
101  */
102 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
103                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
104                 struct dma_attrs *attrs)
105 {
106         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
107                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
108                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
109 }
110
111 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
112                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
113 {
114         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
115         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
116         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
117 }
118
119 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
120                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
121 {
122         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
123         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
124         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
125 }
126
127 struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
128         .alloc                  = arm_dma_alloc,
129         .free                   = arm_dma_free,
130         .mmap                   = arm_dma_mmap,
131         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
132         .map_page               = arm_dma_map_page,
133         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
134         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
135         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
136         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
137         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
138         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
139         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
140         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
141 };
142 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
143
144 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
145         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs);
146 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
147                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs);
148
149 struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
150         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
151         .free                   = arm_coherent_dma_free,
152         .mmap                   = arm_dma_mmap,
153         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
154         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
155         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
156         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
157 };
158 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
159
160 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
161 {
162         u64 mask = (u64)arm_dma_limit;
163
164         if (dev) {
165                 mask = dev->coherent_dma_mask;
166
167                 /*
168                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
169                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
170                  */
171                 if (mask == 0) {
172                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
173                         return 0;
174                 }
175
176                 if ((~mask) & (u64)arm_dma_limit) {
177                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask %#llx is smaller "
178                                  "than system GFP_DMA mask %#llx\n",
179                                  mask, (u64)arm_dma_limit);
180                         return 0;
181                 }
182         }
183
184         return mask;
185 }
186
187 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size)
188 {
189         /*
190          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
191          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
192          */
193         if (PageHighMem(page)) {
194                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
195                 phys_addr_t end = base + size;
196                 while (size > 0) {
197                         void *ptr = kmap_atomic(page);
198                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
199                         dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
200                         kunmap_atomic(ptr);
201                         page++;
202                         size -= PAGE_SIZE;
203                 }
204                 outer_flush_range(base, end);
205         } else {
206                 void *ptr = page_address(page);
207                 memset(ptr, 0, size);
208                 dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
209                 outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
210         }
211 }
212
213 /*
214  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
215  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
216  */
217 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
218 {
219         unsigned long order = get_order(size);
220         struct page *page, *p, *e;
221
222         page = alloc_pages(gfp, order);
223         if (!page)
224                 return NULL;
225
226         /*
227          * Now split the huge page and free the excess pages
228          */
229         split_page(page, order);
230         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
231                 __free_page(p);
232
233         __dma_clear_buffer(page, size);
234
235         return page;
236 }
237
238 /*
239  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
240  */
241 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
242 {
243         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
244
245         while (page < e) {
246                 __free_page(page);
247                 page++;
248         }
249 }
250
251 #ifdef CONFIG_MMU
252 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
253 #error ARM Coherent DMA allocator does not (yet) support huge TLB
254 #endif
255
256 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
257                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
258                                      const void *caller);
259
260 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
261                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
262                                  const void *caller);
263
264 static void *
265 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
266         const void *caller)
267 {
268         struct vm_struct *area;
269         unsigned long addr;
270
271         /*
272          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
273          * set VM_USERMAP flags too.
274          */
275         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
276                                   caller);
277         if (!area)
278                 return NULL;
279         addr = (unsigned long)area->addr;
280         area->phys_addr = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
281
282         if (ioremap_page_range(addr, addr + size, area->phys_addr, prot)) {
283                 vunmap((void *)addr);
284                 return NULL;
285         }
286         return (void *)addr;
287 }
288
289 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
290 {
291         unsigned int flags = VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP;
292         struct vm_struct *area = find_vm_area(cpu_addr);
293         if (!area || (area->flags & flags) != flags) {
294                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
295                 return;
296         }
297         unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
298         vunmap(cpu_addr);
299 }
300
301 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
302
303 struct dma_pool {
304         size_t size;
305         spinlock_t lock;
306         unsigned long *bitmap;
307         unsigned long nr_pages;
308         void *vaddr;
309         struct page **pages;
310 };
311
312 static struct dma_pool atomic_pool = {
313         .size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE,
314 };
315
316 static int __init early_coherent_pool(char *p)
317 {
318         atomic_pool.size = memparse(p, &p);
319         return 0;
320 }
321 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
322
323 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
324 {
325         /*
326          * Catch any attempt to set the pool size too late.
327          */
328         BUG_ON(atomic_pool.vaddr);
329
330         /*
331          * Set architecture specific coherent pool size only if
332          * it has not been changed by kernel command line parameter.
333          */
334         if (atomic_pool.size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
335                 atomic_pool.size = size;
336 }
337
338 /*
339  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
340  */
341 static int __init atomic_pool_init(void)
342 {
343         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
344         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(pgprot_kernel);
345         unsigned long nr_pages = pool->size >> PAGE_SHIFT;
346         unsigned long *bitmap;
347         struct page *page;
348         struct page **pages;
349         void *ptr;
350         int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(nr_pages) * sizeof(long);
351
352         bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
353         if (!bitmap)
354                 goto no_bitmap;
355
356         pages = kzalloc(nr_pages * sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
357         if (!pages)
358                 goto no_pages;
359
360         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
361                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, pool->size, prot, &page,
362                                               atomic_pool_init);
363         else
364                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, pool->size, GFP_KERNEL, prot,
365                                            &page, atomic_pool_init);
366         if (ptr) {
367                 int i;
368
369                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
370                         pages[i] = page + i;
371
372                 spin_lock_init(&pool->lock);
373                 pool->vaddr = ptr;
374                 pool->pages = pages;
375                 pool->bitmap = bitmap;
376                 pool->nr_pages = nr_pages;
377                 pr_info("DMA: preallocated %u KiB pool for atomic coherent allocations\n",
378                        (unsigned)pool->size / 1024);
379                 return 0;
380         }
381
382         kfree(pages);
383 no_pages:
384         kfree(bitmap);
385 no_bitmap:
386         pr_err("DMA: failed to allocate %u KiB pool for atomic coherent allocation\n",
387                (unsigned)pool->size / 1024);
388         return -ENOMEM;
389 }
390 /*
391  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
392  */
393 postcore_initcall(atomic_pool_init);
394
395 struct dma_contig_early_reserve {
396         phys_addr_t base;
397         unsigned long size;
398 };
399
400 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
401
402 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
403
404 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
405 {
406         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
407         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
408         dma_mmu_remap_num++;
409 }
410
411 void __init dma_contiguous_remap(void)
412 {
413         int i;
414         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
415                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
416                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
417                 struct map_desc map;
418                 unsigned long addr;
419
420                 if (end > arm_lowmem_limit)
421                         end = arm_lowmem_limit;
422                 if (start >= end)
423                         continue;
424
425                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
426                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
427                 map.length = end - start;
428                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
429
430                 /*
431                  * Clear previous low-memory mapping
432                  */
433                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
434                      addr += PMD_SIZE)
435                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
436
437                 iotable_init(&map, 1);
438         }
439 }
440
441 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
442                             void *data)
443 {
444         struct page *page = virt_to_page(addr);
445         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
446
447         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
448         return 0;
449 }
450
451 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
452 {
453         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
454         unsigned end = start + size;
455
456         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
457         dsb();
458         flush_tlb_kernel_range(start, end);
459 }
460
461 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
462                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
463                                  const void *caller)
464 {
465         struct page *page;
466         void *ptr;
467         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
468         if (!page)
469                 return NULL;
470
471         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
472         if (!ptr) {
473                 __dma_free_buffer(page, size);
474                 return NULL;
475         }
476
477         *ret_page = page;
478         return ptr;
479 }
480
481 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
482 {
483         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
484         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
485         unsigned int pageno;
486         unsigned long flags;
487         void *ptr = NULL;
488         unsigned long align_mask;
489
490         if (!pool->vaddr) {
491                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
492                 return NULL;
493         }
494
495         /*
496          * Align the region allocation - allocations from pool are rather
497          * small, so align them to their order in pages, minimum is a page
498          * size. This helps reduce fragmentation of the DMA space.
499          */
500         align_mask = (1 << get_order(size)) - 1;
501
502         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
503         pageno = bitmap_find_next_zero_area(pool->bitmap, pool->nr_pages,
504                                             0, count, align_mask);
505         if (pageno < pool->nr_pages) {
506                 bitmap_set(pool->bitmap, pageno, count);
507                 ptr = pool->vaddr + PAGE_SIZE * pageno;
508                 *ret_page = pool->pages[pageno];
509         } else {
510                 pr_err_once("ERROR: %u KiB atomic DMA coherent pool is too small!\n"
511                             "Please increase it with coherent_pool= kernel parameter!\n",
512                             (unsigned)pool->size / 1024);
513         }
514         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
515
516         return ptr;
517 }
518
519 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
520 {
521         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
522         void *end = start + size;
523         void *pool_start = pool->vaddr;
524         void *pool_end = pool->vaddr + pool->size;
525
526         if (start < pool_start || start >= pool_end)
527                 return false;
528
529         if (end <= pool_end)
530                 return true;
531
532         WARN(1, "Wrong coherent size(%p-%p) from atomic pool(%p-%p)\n",
533              start, end - 1, pool_start, pool_end - 1);
534
535         return false;
536 }
537
538 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
539 {
540         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
541         unsigned long pageno, count;
542         unsigned long flags;
543
544         if (!__in_atomic_pool(start, size))
545                 return 0;
546
547         pageno = (start - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
548         count = size >> PAGE_SHIFT;
549
550         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
551         bitmap_clear(pool->bitmap, pageno, count);
552         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
553
554         return 1;
555 }
556
557 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
558                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
559                                      const void *caller)
560 {
561         unsigned long order = get_order(size);
562         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
563         struct page *page;
564         void *ptr;
565
566         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
567         if (!page)
568                 return NULL;
569
570         __dma_clear_buffer(page, size);
571
572         if (PageHighMem(page)) {
573                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
574                 if (!ptr) {
575                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
576                         return NULL;
577                 }
578         } else {
579                 __dma_remap(page, size, prot);
580                 ptr = page_address(page);
581         }
582         *ret_page = page;
583         return ptr;
584 }
585
586 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
587                                    void *cpu_addr, size_t size)
588 {
589         if (PageHighMem(page))
590                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
591         else
592                 __dma_remap(page, size, pgprot_kernel);
593         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
594 }
595
596 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
597 {
598         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
599                             pgprot_writecombine(prot) :
600                             pgprot_dmacoherent(prot);
601         return prot;
602 }
603
604 #define nommu() 0
605
606 #else   /* !CONFIG_MMU */
607
608 #define nommu() 1
609
610 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)   __pgprot(0)
611 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c)      NULL
612 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
613 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret, c)        NULL
614 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        0
615 #define __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size)       do { } while (0)
616 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
617
618 #endif  /* CONFIG_MMU */
619
620 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
621                                    struct page **ret_page)
622 {
623         struct page *page;
624         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
625         if (!page)
626                 return NULL;
627
628         *ret_page = page;
629         return page_address(page);
630 }
631
632
633
634 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
635                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent, const void *caller)
636 {
637         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
638         struct page *page = NULL;
639         void *addr;
640
641 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
642         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
643         if (limit && size >= limit) {
644                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
645                         size, mask);
646                 return NULL;
647         }
648 #endif
649
650         if (!mask)
651                 return NULL;
652
653         if (mask < 0xffffffffULL)
654                 gfp |= GFP_DMA;
655
656         /*
657          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
658          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
659          * handle them.  The real problem is that this flag probably
660          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
661          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
662          */
663         gfp &= ~(__GFP_COMP);
664
665         *handle = DMA_ERROR_CODE;
666         size = PAGE_ALIGN(size);
667
668         if (is_coherent || nommu())
669                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
670         else if (!(gfp & __GFP_WAIT))
671                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
672         else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
673                 addr = __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, &page, caller);
674         else
675                 addr = __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, &page, caller);
676
677         if (addr)
678                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
679
680         return addr;
681 }
682
683 /*
684  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
685  * virtual and bus address for that space.
686  */
687 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
688                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
689 {
690         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
691         void *memory;
692
693         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
694                 return memory;
695
696         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
697                            __builtin_return_address(0));
698 }
699
700 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
701         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
702 {
703         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
704         void *memory;
705
706         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
707                 return memory;
708
709         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, true,
710                            __builtin_return_address(0));
711 }
712
713 /*
714  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
715  */
716 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
717                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
718                  struct dma_attrs *attrs)
719 {
720         int ret = -ENXIO;
721 #ifdef CONFIG_MMU
722         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
723         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
724         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
725         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
726
727         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
728
729         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
730                 return ret;
731
732         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
733                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
734                                       pfn + off,
735                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
736                                       vma->vm_page_prot);
737         }
738 #endif  /* CONFIG_MMU */
739
740         return ret;
741 }
742
743 /*
744  * Free a buffer as defined by the above mapping.
745  */
746 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
747                            dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs,
748                            bool is_coherent)
749 {
750         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
751
752         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
753                 return;
754
755         size = PAGE_ALIGN(size);
756
757         if (is_coherent || nommu()) {
758                 __dma_free_buffer(page, size);
759         } else if (__free_from_pool(cpu_addr, size)) {
760                 return;
761         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
762                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
763                 __dma_free_buffer(page, size);
764         } else {
765                 /*
766                  * Non-atomic allocations cannot be freed with IRQs disabled
767                  */
768                 WARN_ON(irqs_disabled());
769                 __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size);
770         }
771 }
772
773 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
774                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
775 {
776         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
777 }
778
779 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
780                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
781 {
782         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
783 }
784
785 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
786                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
787                  struct dma_attrs *attrs)
788 {
789         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
790         int ret;
791
792         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
793         if (unlikely(ret))
794                 return ret;
795
796         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
797         return 0;
798 }
799
800 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
801         size_t size, enum dma_data_direction dir,
802         void (*op)(const void *, size_t, int))
803 {
804         unsigned long pfn;
805         size_t left = size;
806
807         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
808         offset %= PAGE_SIZE;
809
810         /*
811          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
812          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
813          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
814          * optimized out.
815          */
816         do {
817                 size_t len = left;
818                 void *vaddr;
819
820                 page = pfn_to_page(pfn);
821
822                 if (PageHighMem(page)) {
823                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
824                                 len = PAGE_SIZE - offset;
825                         vaddr = kmap_high_get(page);
826                         if (vaddr) {
827                                 vaddr += offset;
828                                 op(vaddr, len, dir);
829                                 kunmap_high(page);
830                         } else if (cache_is_vipt()) {
831                                 /* unmapped pages might still be cached */
832                                 vaddr = kmap_atomic(page);
833                                 op(vaddr + offset, len, dir);
834                                 kunmap_atomic(vaddr);
835                         }
836                 } else {
837                         vaddr = page_address(page) + offset;
838                         op(vaddr, len, dir);
839                 }
840                 offset = 0;
841                 pfn++;
842                 left -= len;
843         } while (left);
844 }
845
846 /*
847  * Make an area consistent for devices.
848  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
849  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
850  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
851  */
852 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
853         size_t size, enum dma_data_direction dir)
854 {
855         unsigned long paddr;
856
857         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
858
859         paddr = page_to_phys(page) + off;
860         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
861                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
862         } else {
863                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
864         }
865         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
866 }
867
868 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
869         size_t size, enum dma_data_direction dir)
870 {
871         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
872
873         /* FIXME: non-speculating: not required */
874         /* don't bother invalidating if DMA to device */
875         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
876                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
877
878         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
879
880         /*
881          * Mark the D-cache clean for this page to avoid extra flushing.
882          */
883         if (dir != DMA_TO_DEVICE && off == 0 && size >= PAGE_SIZE)
884                 set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
885 }
886
887 /**
888  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
889  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
890  * @sg: list of buffers
891  * @nents: number of buffers to map
892  * @dir: DMA transfer direction
893  *
894  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
895  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
896  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
897  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
898  * sg_dma_{address,length}.
899  *
900  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
901  * here.
902  */
903 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
904                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
905 {
906         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
907         struct scatterlist *s;
908         int i, j;
909
910         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
911 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
912                 s->dma_length = s->length;
913 #endif
914                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
915                                                 s->length, dir, attrs);
916                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
917                         goto bad_mapping;
918         }
919         return nents;
920
921  bad_mapping:
922         for_each_sg(sg, s, i, j)
923                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
924         return 0;
925 }
926
927 /**
928  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
929  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
930  * @sg: list of buffers
931  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
932  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
933  *
934  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
935  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
936  */
937 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
938                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
939 {
940         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
941         struct scatterlist *s;
942
943         int i;
944
945         for_each_sg(sg, s, nents, i)
946                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
947 }
948
949 /**
950  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
951  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
952  * @sg: list of buffers
953  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
954  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
955  */
956 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
957                         int nents, enum dma_data_direction dir)
958 {
959         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
960         struct scatterlist *s;
961         int i;
962
963         for_each_sg(sg, s, nents, i)
964                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
965                                          dir);
966 }
967
968 /**
969  * arm_dma_sync_sg_for_device
970  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
971  * @sg: list of buffers
972  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
973  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
974  */
975 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
976                         int nents, enum dma_data_direction dir)
977 {
978         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
979         struct scatterlist *s;
980         int i;
981
982         for_each_sg(sg, s, nents, i)
983                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
984                                             dir);
985 }
986
987 /*
988  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
989  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
990  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
991  * to this function.
992  */
993 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
994 {
995         if (mask < (u64)arm_dma_limit)
996                 return 0;
997         return 1;
998 }
999 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
1000
1001 int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask)
1002 {
1003         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, dma_mask))
1004                 return -EIO;
1005
1006         *dev->dma_mask = dma_mask;
1007
1008         return 0;
1009 }
1010
1011 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
1012
1013 static int __init dma_debug_do_init(void)
1014 {
1015         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
1016         return 0;
1017 }
1018 fs_initcall(dma_debug_do_init);
1019
1020 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1021
1022 /* IOMMU */
1023
1024 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1025                                       size_t size)
1026 {
1027         unsigned int order = get_order(size);
1028         unsigned int align = 0;
1029         unsigned int count, start;
1030         unsigned long flags;
1031
1032         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1033                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1034
1035         count = ((PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT) +
1036                  (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1037
1038         if (order > mapping->order)
1039                 align = (1 << (order - mapping->order)) - 1;
1040
1041         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1042         start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmap, mapping->bits, 0,
1043                                            count, align);
1044         if (start > mapping->bits) {
1045                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1046                 return DMA_ERROR_CODE;
1047         }
1048
1049         bitmap_set(mapping->bitmap, start, count);
1050         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1051
1052         return mapping->base + (start << (mapping->order + PAGE_SHIFT));
1053 }
1054
1055 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1056                                dma_addr_t addr, size_t size)
1057 {
1058         unsigned int start = (addr - mapping->base) >>
1059                              (mapping->order + PAGE_SHIFT);
1060         unsigned int count = ((size >> PAGE_SHIFT) +
1061                               (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1062         unsigned long flags;
1063
1064         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1065         bitmap_clear(mapping->bitmap, start, count);
1066         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1067 }
1068
1069 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1070                                           gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1071 {
1072         struct page **pages;
1073         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1074         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1075         int i = 0;
1076
1077         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1078                 pages = kzalloc(array_size, gfp);
1079         else
1080                 pages = vzalloc(array_size);
1081         if (!pages)
1082                 return NULL;
1083
1084         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS, attrs))
1085         {
1086                 unsigned long order = get_order(size);
1087                 struct page *page;
1088
1089                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
1090                 if (!page)
1091                         goto error;
1092
1093                 __dma_clear_buffer(page, size);
1094
1095                 for (i = 0; i < count; i++)
1096                         pages[i] = page + i;
1097
1098                 return pages;
1099         }
1100
1101         /*
1102          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1103          */
1104         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1105
1106         while (count) {
1107                 int j, order = __fls(count);
1108
1109                 pages[i] = alloc_pages(gfp, order);
1110                 while (!pages[i] && order)
1111                         pages[i] = alloc_pages(gfp, --order);
1112                 if (!pages[i])
1113                         goto error;
1114
1115                 if (order) {
1116                         split_page(pages[i], order);
1117                         j = 1 << order;
1118                         while (--j)
1119                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1120                 }
1121
1122                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
1123                 i += 1 << order;
1124                 count -= 1 << order;
1125         }
1126
1127         return pages;
1128 error:
1129         while (i--)
1130                 if (pages[i])
1131                         __free_pages(pages[i], 0);
1132         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1133                 kfree(pages);
1134         else
1135                 vfree(pages);
1136         return NULL;
1137 }
1138
1139 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1140                                size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1141 {
1142         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1143         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1144         int i;
1145
1146         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS, attrs)) {
1147                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1148         } else {
1149                 for (i = 0; i < count; i++)
1150                         if (pages[i])
1151                                 __free_pages(pages[i], 0);
1152         }
1153
1154         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1155                 kfree(pages);
1156         else
1157                 vfree(pages);
1158         return 0;
1159 }
1160
1161 /*
1162  * Create a CPU mapping for a specified pages
1163  */
1164 static void *
1165 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1166                     const void *caller)
1167 {
1168         unsigned int i, nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1169         struct vm_struct *area;
1170         unsigned long p;
1171
1172         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
1173                                   caller);
1174         if (!area)
1175                 return NULL;
1176
1177         area->pages = pages;
1178         area->nr_pages = nr_pages;
1179         p = (unsigned long)area->addr;
1180
1181         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1182                 phys_addr_t phys = __pfn_to_phys(page_to_pfn(pages[i]));
1183                 if (ioremap_page_range(p, p + PAGE_SIZE, phys, prot))
1184                         goto err;
1185                 p += PAGE_SIZE;
1186         }
1187         return area->addr;
1188 err:
1189         unmap_kernel_range((unsigned long)area->addr, size);
1190         vunmap(area->addr);
1191         return NULL;
1192 }
1193
1194 /*
1195  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1196  */
1197 static dma_addr_t
1198 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1199 {
1200         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1201         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1202         dma_addr_t dma_addr, iova;
1203         int i, ret = DMA_ERROR_CODE;
1204
1205         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1206         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1207                 return dma_addr;
1208
1209         iova = dma_addr;
1210         for (i = 0; i < count; ) {
1211                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1212                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1213                 unsigned int len, j;
1214
1215                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1216                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1217                                 break;
1218
1219                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1220                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1221                 if (ret < 0)
1222                         goto fail;
1223                 iova += len;
1224                 i = j;
1225         }
1226         return dma_addr;
1227 fail:
1228         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1229         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1230         return DMA_ERROR_CODE;
1231 }
1232
1233 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1234 {
1235         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1236
1237         /*
1238          * add optional in-page offset from iova to size and align
1239          * result to page size
1240          */
1241         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1242         iova &= PAGE_MASK;
1243
1244         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1245         __free_iova(mapping, iova, size);
1246         return 0;
1247 }
1248
1249 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1250 {
1251         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
1252         struct page **pages = pool->pages;
1253         int offs = (addr - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1254
1255         return pages + offs;
1256 }
1257
1258 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, struct dma_attrs *attrs)
1259 {
1260         struct vm_struct *area;
1261
1262         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1263                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1264
1265         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1266                 return cpu_addr;
1267
1268         area = find_vm_area(cpu_addr);
1269         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1270                 return area->pages;
1271         return NULL;
1272 }
1273
1274 static void *__iommu_alloc_atomic(struct device *dev, size_t size,
1275                                   dma_addr_t *handle)
1276 {
1277         struct page *page;
1278         void *addr;
1279
1280         addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1281         if (!addr)
1282                 return NULL;
1283
1284         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size);
1285         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1286                 goto err_mapping;
1287
1288         return addr;
1289
1290 err_mapping:
1291         __free_from_pool(addr, size);
1292         return NULL;
1293 }
1294
1295 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1296                                 dma_addr_t handle, size_t size)
1297 {
1298         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1299         __free_from_pool(cpu_addr, size);
1300 }
1301
1302 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1303             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1304 {
1305         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1306         struct page **pages;
1307         void *addr = NULL;
1308
1309         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1310         size = PAGE_ALIGN(size);
1311
1312         if (gfp & GFP_ATOMIC)
1313                 return __iommu_alloc_atomic(dev, size, handle);
1314
1315         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs);
1316         if (!pages)
1317                 return NULL;
1318
1319         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1320         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1321                 goto err_buffer;
1322
1323         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1324                 return pages;
1325
1326         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1327                                    __builtin_return_address(0));
1328         if (!addr)
1329                 goto err_mapping;
1330
1331         return addr;
1332
1333 err_mapping:
1334         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1335 err_buffer:
1336         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1337         return NULL;
1338 }
1339
1340 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1341                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1342                     struct dma_attrs *attrs)
1343 {
1344         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1345         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1346         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1347
1348         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1349
1350         if (!pages)
1351                 return -ENXIO;
1352
1353         do {
1354                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1355                 if (ret) {
1356                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1357                         return ret;
1358                 }
1359                 uaddr += PAGE_SIZE;
1360                 usize -= PAGE_SIZE;
1361         } while (usize > 0);
1362
1363         return 0;
1364 }
1365
1366 /*
1367  * free a page as defined by the above mapping.
1368  * Must not be called with IRQs disabled.
1369  */
1370 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1371                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1372 {
1373         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1374         size = PAGE_ALIGN(size);
1375
1376         if (!pages) {
1377                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1378                 return;
1379         }
1380
1381         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1382                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size);
1383                 return;
1384         }
1385
1386         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1387                 unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
1388                 vunmap(cpu_addr);
1389         }
1390
1391         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1392         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1393 }
1394
1395 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1396                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1397                                  size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1398 {
1399         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1400         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1401
1402         if (!pages)
1403                 return -ENXIO;
1404
1405         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1406                                          GFP_KERNEL);
1407 }
1408
1409 /*
1410  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1411  */
1412 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1413                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1414                           enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1415                           bool is_coherent)
1416 {
1417         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1418         dma_addr_t iova, iova_base;
1419         int ret = 0;
1420         unsigned int count;
1421         struct scatterlist *s;
1422
1423         size = PAGE_ALIGN(size);
1424         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1425
1426         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1427         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1428                 return -ENOMEM;
1429
1430         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1431                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1432                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1433
1434                 if (!is_coherent &&
1435                         !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1436                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1437
1438                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1439                 if (ret < 0)
1440                         goto fail;
1441                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1442                 iova += len;
1443         }
1444         *handle = iova_base;
1445
1446         return 0;
1447 fail:
1448         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1449         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1450         return ret;
1451 }
1452
1453 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1454                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1455                      bool is_coherent)
1456 {
1457         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1458         int i, count = 0;
1459         unsigned int offset = s->offset;
1460         unsigned int size = s->offset + s->length;
1461         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1462
1463         for (i = 1; i < nents; i++) {
1464                 s = sg_next(s);
1465
1466                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1467                 s->dma_length = 0;
1468
1469                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1470                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1471                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1472                                 goto bad_mapping;
1473
1474                         dma->dma_address += offset;
1475                         dma->dma_length = size - offset;
1476
1477                         size = offset = s->offset;
1478                         start = s;
1479                         dma = sg_next(dma);
1480                         count += 1;
1481                 }
1482                 size += s->length;
1483         }
1484         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1485                 is_coherent) < 0)
1486                 goto bad_mapping;
1487
1488         dma->dma_address += offset;
1489         dma->dma_length = size - offset;
1490
1491         return count+1;
1492
1493 bad_mapping:
1494         for_each_sg(sg, s, count, i)
1495                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1496         return 0;
1497 }
1498
1499 /**
1500  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1501  * @dev: valid struct device pointer
1502  * @sg: list of buffers
1503  * @nents: number of buffers to map
1504  * @dir: DMA transfer direction
1505  *
1506  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1507  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1508  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1509  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1510  */
1511 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1512                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1513 {
1514         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1515 }
1516
1517 /**
1518  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1519  * @dev: valid struct device pointer
1520  * @sg: list of buffers
1521  * @nents: number of buffers to map
1522  * @dir: DMA transfer direction
1523  *
1524  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1525  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1526  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1527  * sg_dma_{address,length}.
1528  */
1529 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1530                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1531 {
1532         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1533 }
1534
1535 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1536                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1537                 bool is_coherent)
1538 {
1539         struct scatterlist *s;
1540         int i;
1541
1542         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1543                 if (sg_dma_len(s))
1544                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1545                                                sg_dma_len(s));
1546                 if (!is_coherent &&
1547                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1548                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1549                                               s->length, dir);
1550         }
1551 }
1552
1553 /**
1554  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1555  * @dev: valid struct device pointer
1556  * @sg: list of buffers
1557  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1558  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1559  *
1560  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1561  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1562  */
1563 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1564                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1565 {
1566         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1567 }
1568
1569 /**
1570  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1571  * @dev: valid struct device pointer
1572  * @sg: list of buffers
1573  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1574  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1575  *
1576  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1577  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1578  */
1579 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1580                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1581 {
1582         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1583 }
1584
1585 /**
1586  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1587  * @dev: valid struct device pointer
1588  * @sg: list of buffers
1589  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1590  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1591  */
1592 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1593                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1594 {
1595         struct scatterlist *s;
1596         int i;
1597
1598         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1599                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1600
1601 }
1602
1603 /**
1604  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1605  * @dev: valid struct device pointer
1606  * @sg: list of buffers
1607  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1608  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1609  */
1610 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1611                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1612 {
1613         struct scatterlist *s;
1614         int i;
1615
1616         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1617                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1618 }
1619
1620
1621 /**
1622  * arm_coherent_iommu_map_page
1623  * @dev: valid struct device pointer
1624  * @page: page that buffer resides in
1625  * @offset: offset into page for start of buffer
1626  * @size: size of buffer to map
1627  * @dir: DMA transfer direction
1628  *
1629  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1630  */
1631 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1632              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1633              struct dma_attrs *attrs)
1634 {
1635         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1636         dma_addr_t dma_addr;
1637         int ret, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1638
1639         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1640         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1641                 return dma_addr;
1642
1643         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, 0);
1644         if (ret < 0)
1645                 goto fail;
1646
1647         return dma_addr + offset;
1648 fail:
1649         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1650         return DMA_ERROR_CODE;
1651 }
1652
1653 /**
1654  * arm_iommu_map_page
1655  * @dev: valid struct device pointer
1656  * @page: page that buffer resides in
1657  * @offset: offset into page for start of buffer
1658  * @size: size of buffer to map
1659  * @dir: DMA transfer direction
1660  *
1661  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1662  */
1663 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1664              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1665              struct dma_attrs *attrs)
1666 {
1667         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1668                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1669
1670         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1671 }
1672
1673 /**
1674  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1675  * @dev: valid struct device pointer
1676  * @handle: DMA address of buffer
1677  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1678  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1679  *
1680  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1681  */
1682 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1683                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1684                 struct dma_attrs *attrs)
1685 {
1686         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1687         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1688         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1689         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1690
1691         if (!iova)
1692                 return;
1693
1694         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1695         __free_iova(mapping, iova, len);
1696 }
1697
1698 /**
1699  * arm_iommu_unmap_page
1700  * @dev: valid struct device pointer
1701  * @handle: DMA address of buffer
1702  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1703  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1704  *
1705  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1706  */
1707 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1708                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1709                 struct dma_attrs *attrs)
1710 {
1711         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1712         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1713         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1714         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1715         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1716
1717         if (!iova)
1718                 return;
1719
1720         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1721                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1722
1723         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1724         __free_iova(mapping, iova, len);
1725 }
1726
1727 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1728                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1729 {
1730         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1731         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1732         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1733         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1734
1735         if (!iova)
1736                 return;
1737
1738         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1739 }
1740
1741 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1742                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1743 {
1744         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1745         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1746         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1747         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1748
1749         if (!iova)
1750                 return;
1751
1752         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1753 }
1754
1755 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1756         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1757         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1758         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1759         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1760
1761         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1762         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1763         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1764         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1765
1766         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1767         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1768         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1769         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1770
1771         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
1772 };
1773
1774 struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
1775         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1776         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1777         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1778         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1779
1780         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
1781         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
1782
1783         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
1784         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
1785
1786         .set_dma_mask   = arm_dma_set_mask,
1787 };
1788
1789 /**
1790  * arm_iommu_create_mapping
1791  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1792  * @base: start address of the valid IO address space
1793  * @size: size of the valid IO address space
1794  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1795  *
1796  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1797  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1798  * mapping with IOMMU aware functions.
1799  *
1800  * The client device need to be attached to the mapping with
1801  * arm_iommu_attach_device function.
1802  */
1803 struct dma_iommu_mapping *
1804 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1805                          int order)
1806 {
1807         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1808         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1809         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1810         int err = -ENOMEM;
1811
1812         if (!count)
1813                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1814
1815         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1816         if (!mapping)
1817                 goto err;
1818
1819         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1820         if (!mapping->bitmap)
1821                 goto err2;
1822
1823         mapping->base = base;
1824         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1825         mapping->order = order;
1826         spin_lock_init(&mapping->lock);
1827
1828         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1829         if (!mapping->domain)
1830                 goto err3;
1831
1832         kref_init(&mapping->kref);
1833         return mapping;
1834 err3:
1835         kfree(mapping->bitmap);
1836 err2:
1837         kfree(mapping);
1838 err:
1839         return ERR_PTR(err);
1840 }
1841 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
1842
1843 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1844 {
1845         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1846                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1847
1848         iommu_domain_free(mapping->domain);
1849         kfree(mapping->bitmap);
1850         kfree(mapping);
1851 }
1852
1853 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1854 {
1855         if (mapping)
1856                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1857 }
1858 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
1859
1860 /**
1861  * arm_iommu_attach_device
1862  * @dev: valid struct device pointer
1863  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1864  *      arm_iommu_create_mapping)
1865  *
1866  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1867  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1868  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1869  * the same io address space mapping.
1870  */
1871 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1872                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1873 {
1874         int err;
1875
1876         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1877         if (err)
1878                 return err;
1879
1880         kref_get(&mapping->kref);
1881         dev->archdata.mapping = mapping;
1882         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1883
1884         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1885         return 0;
1886 }
1887 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
1888
1889 /**
1890  * arm_iommu_detach_device
1891  * @dev: valid struct device pointer
1892  *
1893  * Detaches the provided device from a previously attached map.
1894  * This voids the dma operations (dma_map_ops pointer)
1895  */
1896 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
1897 {
1898         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1899
1900         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1901         if (!mapping) {
1902                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
1903                 return;
1904         }
1905
1906         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
1907         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1908         mapping = NULL;
1909         set_dma_ops(dev, NULL);
1910
1911         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
1912 }
1913 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
1914
1915 #endif