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/bootmem.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/mm.h>
  15 #include <linux/genalloc.h>
  16 #include <linux/gfp.h>
  17 #include <linux/errno.h>
  18 #include <linux/list.h>
  19 #include <linux/init.h>
  20 #include <linux/device.h>
  21 #include <linux/dma-mapping.h>
  22 #include <linux/dma-contiguous.h>
  23 #include <linux/highmem.h>
  24 #include <linux/memblock.h>
  25 #include <linux/slab.h>
  26 #include <linux/iommu.h>
  27 #include <linux/io.h>
  28 #include <linux/vmalloc.h>
  29 #include <linux/sizes.h>
  30 #include <linux/cma.h>
  31
  32 #include <asm/memory.h>
  33 #include <asm/highmem.h>
  34 #include <asm/cacheflush.h>
  35 #include <asm/tlbflush.h>
  36 #include <asm/mach/arch.h>
  37 #include <asm/dma-iommu.h>
  38 #include <asm/mach/map.h>
  39 #include <asm/system_info.h>
  40 #include <asm/dma-contiguous.h>
  41
  42 #include "dma.h"
  43 #include "mm.h"
  44
  45 struct arm_dma_alloc_args {
  46         struct device *dev;
  47         size_t size;
  48         gfp_t gfp;
  49         pgprot_t prot;
  50         const void *caller;
  51         bool want_vaddr;
  52         int coherent_flag;
  53 };
  54
  55 struct arm_dma_free_args {
  56         struct device *dev;
  57         size_t size;
  58         void *cpu_addr;
  59         struct page *page;
  60         bool want_vaddr;
  61 };
  62
  63 #define NORMAL      0
  64 #define COHERENT    1
  65
  66 struct arm_dma_allocator {
  67         void *(*alloc)(struct arm_dma_alloc_args *args,
  68                        struct page **ret_page);
  69         void (*free)(struct arm_dma_free_args *args);
  70 };
  71
  72 struct arm_dma_buffer {
  73         struct list_head list;
  74         void *virt;
  75         struct arm_dma_allocator *allocator;
  76 };
  77
  78 static LIST_HEAD(arm_dma_bufs);
  79 static DEFINE_SPINLOCK(arm_dma_bufs_lock);
  80
  81 static struct arm_dma_buffer *arm_dma_buffer_find(void *virt)
  82 {
  83         struct arm_dma_buffer *buf, *found = NULL;
  84         unsigned long flags;
  85
  86         spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
  87         list_for_each_entry(buf, &arm_dma_bufs, list) {
  88                 if (buf->virt == virt) {
  89                         list_del(&buf->list);
  90                         found = buf;
  91                         break;
  92                 }
  93         }
  94         spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
  95         return found;
  96 }
  97
  98 /*
  99  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
 100  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
 101  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
 102  * represent the transitions between these two ownership states.
 103  *
 104  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
 105  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
 106  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
 107  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
 108  *
 109  */
 110 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
 111                 size_t, enum dma_data_direction);
 112 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
 113                 size_t, enum dma_data_direction);
 114
 115 /**
 116  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
 117  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 118  * @page: page that buffer resides in
 119  * @offset: offset into page for start of buffer
 120  * @size: size of buffer to map
 121  * @dir: DMA transfer direction
 122  *
 123  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
 124  * or written back.
 125  *
 126  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
 127  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
 128  */
 129 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
 130              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
 131              unsigned long attrs)
 132 {
 133         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
 134                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
 135         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
 136 }
 137
 138 static dma_addr_t arm_coherent_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
 139              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
 140              unsigned long attrs)
 141 {
 142         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
 143 }
 144
 145 /**
 146  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
 147  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 148  * @handle: DMA address of buffer
 149  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
 150  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
 151  *
 152  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
 153  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
 154  * All other usages are undefined.
 155  *
 156  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
 157  * whatever the device wrote there.
 158  */
 159 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
 160                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 161 {
 162         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
 163                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
 164                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
 165 }
 166
 167 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
 168                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
 169 {
 170         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
 171         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
 172         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
 173 }
 174
 175 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
 176                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
 177 {
 178         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
 179         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
 180         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
 181 }
 182
 183 struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
 184         .alloc                  = arm_dma_alloc,
 185         .free                   = arm_dma_free,
 186         .mmap                   = arm_dma_mmap,
 187         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
 188         .map_page               = arm_dma_map_page,
 189         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
 190         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
 191         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
 192         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
 193         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
 194         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
 195         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
 196 };
 197 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
 198
 199 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
 200         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs);
 201 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 202                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs);
 203 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 204                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 205                  unsigned long attrs);
 206
 207 struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
 208         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
 209         .free                   = arm_coherent_dma_free,
 210         .mmap                   = arm_coherent_dma_mmap,
 211         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
 212         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
 213         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
 214 };
 215 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
 216
 217 static int __dma_supported(struct device *dev, u64 mask, bool warn)
 218 {
 219         unsigned long max_dma_pfn;
 220
 221         /*
 222          * If the mask allows for more memory than we can address,
 223          * and we actually have that much memory, then we must
 224          * indicate that DMA to this device is not supported.
 225          */
 226         if (sizeof(mask) != sizeof(dma_addr_t) &&
 227             mask > (dma_addr_t)~0 &&
 228             dma_to_pfn(dev, ~0) < max_pfn - 1) {
 229                 if (warn) {
 230                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx is larger than dma_addr_t allows\n",
 231                                  mask);
 232                         dev_warn(dev, "Driver did not use or check the return value from dma_set_coherent_mask()?\n");
 233                 }
 234                 return 0;
 235         }
 236
 237         max_dma_pfn = min(max_pfn, arm_dma_pfn_limit);
 238
 239         /*
 240          * Translate the device's DMA mask to a PFN limit.  This
 241          * PFN number includes the page which we can DMA to.
 242          */
 243         if (dma_to_pfn(dev, mask) < max_dma_pfn) {
 244                 if (warn)
 245                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx (pfn %#lx-%#lx) covers a smaller range of system memory than the DMA zone pfn 0x0-%#lx\n",
 246                                  mask,
 247                                  dma_to_pfn(dev, 0), dma_to_pfn(dev, mask) + 1,
 248                                  max_dma_pfn + 1);
 249                 return 0;
 250         }
 251
 252         return 1;
 253 }
 254
 255 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
 256 {
 257         u64 mask = (u64)DMA_BIT_MASK(32);
 258
 259         if (dev) {
 260                 mask = dev->coherent_dma_mask;
 261
 262                 /*
 263                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
 264                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
 265                  */
 266                 if (mask == 0) {
 267                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
 268                         return 0;
 269                 }
 270
 271                 if (!__dma_supported(dev, mask, true))
 272                         return 0;
 273         }
 274
 275         return mask;
 276 }
 277
 278 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size, int coherent_flag)
 279 {
 280         /*
 281          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
 282          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
 283          */
 284         if (PageHighMem(page)) {
 285                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
 286                 phys_addr_t end = base + size;
 287                 while (size > 0) {
 288                         void *ptr = kmap_atomic(page);
 289                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
 290                         if (coherent_flag != COHERENT)
 291                                 dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
 292                         kunmap_atomic(ptr);
 293                         page++;
 294                         size -= PAGE_SIZE;
 295                 }
 296                 if (coherent_flag != COHERENT)
 297                         outer_flush_range(base, end);
 298         } else {
 299                 void *ptr = page_address(page);
 300                 memset(ptr, 0, size);
 301                 if (coherent_flag != COHERENT) {
 302                         dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
 303                         outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
 304                 }
 305         }
 306 }
 307
 308 /*
 309  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
 310  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
 311  */
 312 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
 313                                        gfp_t gfp, int coherent_flag)
 314 {
 315         unsigned long order = get_order(size);
 316         struct page *page, *p, *e;
 317
 318         page = alloc_pages(gfp, order);
 319         if (!page)
 320                 return NULL;
 321
 322         /*
 323          * Now split the huge page and free the excess pages
 324          */
 325         split_page(page, order);
 326         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
 327                 __free_page(p);
 328
 329         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
 330
 331         return page;
 332 }
 333
 334 /*
 335  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
 336  */
 337 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
 338 {
 339         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
 340
 341         while (page < e) {
 342                 __free_page(page);
 343                 page++;
 344         }
 345 }
 346
 347 #ifdef CONFIG_MMU
 348
 349 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 350                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 351                                      const void *caller, bool want_vaddr,
 352                                      int coherent_flag);
 353
 354 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 355                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 356                                  const void *caller, bool want_vaddr);
 357
 358 static void *
 359 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
 360         const void *caller)
 361 {
 362         /*
 363          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
 364          * set VM_USERMAP flags too.
 365          */
 366         return dma_common_contiguous_remap(page, size,
 367                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
 368                         prot, caller);
 369 }
 370
 371 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
 372 {
 373         dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
 374                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
 375 }
 376
 377 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
 378 static struct gen_pool *atomic_pool;
 379
 380 static size_t atomic_pool_size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE;
 381
 382 static int __init early_coherent_pool(char *p)
 383 {
 384         atomic_pool_size = memparse(p, &p);
 385         return 0;
 386 }
 387 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
 388
 389 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
 390 {
 391         /*
 392          * Catch any attempt to set the pool size too late.
 393          */
 394         BUG_ON(atomic_pool);
 395
 396         /*
 397          * Set architecture specific coherent pool size only if
 398          * it has not been changed by kernel command line parameter.
 399          */
 400         if (atomic_pool_size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
 401                 atomic_pool_size = size;
 402 }
 403
 404 /*
 405  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
 406  */
 407 static int __init atomic_pool_init(void)
 408 {
 409         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(PAGE_KERNEL);
 410         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
 411         struct page *page;
 412         void *ptr;
 413
 414         atomic_pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, -1);
 415         if (!atomic_pool)
 416                 goto out;
 417         /*
 418          * The atomic pool is only used for non-coherent allocations
 419          * so we must pass NORMAL for coherent_flag.
 420          */
 421         if (dev_get_cma_area(NULL))
 422                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, atomic_pool_size, prot,
 423                                       &page, atomic_pool_init, true, NORMAL);
 424         else
 425                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, atomic_pool_size, gfp, prot,
 426                                            &page, atomic_pool_init, true);
 427         if (ptr) {
 428                 int ret;
 429
 430                 ret = gen_pool_add_virt(atomic_pool, (unsigned long)ptr,
 431                                         page_to_phys(page),
 432                                         atomic_pool_size, -1);
 433                 if (ret)
 434                         goto destroy_genpool;
 435
 436                 gen_pool_set_algo(atomic_pool,
 437                                 gen_pool_first_fit_order_align,
 438                                 (void *)PAGE_SHIFT);
 439                 pr_info("DMA: preallocated %zu KiB pool for atomic coherent allocations\n",
 440                        atomic_pool_size / 1024);
 441                 return 0;
 442         }
 443
 444 destroy_genpool:
 445         gen_pool_destroy(atomic_pool);
 446         atomic_pool = NULL;
 447 out:
 448         pr_err("DMA: failed to allocate %zu KiB pool for atomic coherent allocation\n",
 449                atomic_pool_size / 1024);
 450         return -ENOMEM;
 451 }
 452 /*
 453  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
 454  */
 455 postcore_initcall(atomic_pool_init);
 456
 457 struct dma_contig_early_reserve {
 458         phys_addr_t base;
 459         unsigned long size;
 460 };
 461
 462 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
 463
 464 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
 465
 466 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
 467 {
 468         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
 469         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
 470         dma_mmu_remap_num++;
 471 }
 472
 473 void __init dma_contiguous_remap(void)
 474 {
 475         int i;
 476         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
 477                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
 478                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
 479                 struct map_desc map;
 480                 unsigned long addr;
 481
 482                 if (end > arm_lowmem_limit)
 483                         end = arm_lowmem_limit;
 484                 if (start >= end)
 485                         continue;
 486
 487                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
 488                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
 489                 map.length = end - start;
 490                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
 491
 492                 /*
 493                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
 494                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
 495                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
 496                  *
 497                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
 498                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
 499                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
 500                  */
 501                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
 502                      addr += PMD_SIZE)
 503                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
 504
 505                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
 506                                        __phys_to_virt(end));
 507
 508                 iotable_init(&map, 1);
 509         }
 510 }
 511
 512 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
 513                             void *data)
 514 {
 515         struct page *page = virt_to_page(addr);
 516         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
 517
 518         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
 519         return 0;
 520 }
 521
 522 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
 523 {
 524         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
 525         unsigned end = start + size;
 526
 527         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
 528         flush_tlb_kernel_range(start, end);
 529 }
 530
 531 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 532                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 533                                  const void *caller, bool want_vaddr)
 534 {
 535         struct page *page;
 536         void *ptr = NULL;
 537         /*
 538          * __alloc_remap_buffer is only called when the device is
 539          * non-coherent
 540          */
 541         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, NORMAL);
 542         if (!page)
 543                 return NULL;
 544         if (!want_vaddr)
 545                 goto out;
 546
 547         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
 548         if (!ptr) {
 549                 __dma_free_buffer(page, size);
 550                 return NULL;
 551         }
 552
 553  out:
 554         *ret_page = page;
 555         return ptr;
 556 }
 557
 558 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
 559 {
 560         unsigned long val;
 561         void *ptr = NULL;
 562
 563         if (!atomic_pool) {
 564                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
 565                 return NULL;
 566         }
 567
 568         val = gen_pool_alloc(atomic_pool, size);
 569         if (val) {
 570                 phys_addr_t phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, val);
 571
 572                 *ret_page = phys_to_page(phys);
 573                 ptr = (void *)val;
 574         }
 575
 576         return ptr;
 577 }
 578
 579 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
 580 {
 581         return addr_in_gen_pool(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
 582 }
 583
 584 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
 585 {
 586         if (!__in_atomic_pool(start, size))
 587                 return 0;
 588
 589         gen_pool_free(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
 590
 591         return 1;
 592 }
 593
 594 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 595                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 596                                      const void *caller, bool want_vaddr,
 597                                      int coherent_flag)
 598 {
 599         unsigned long order = get_order(size);
 600         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
 601         struct page *page;
 602         void *ptr = NULL;
 603
 604         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
 605         if (!page)
 606                 return NULL;
 607
 608         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
 609
 610         if (!want_vaddr)
 611                 goto out;
 612
 613         if (PageHighMem(page)) {
 614                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
 615                 if (!ptr) {
 616                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
 617                         return NULL;
 618                 }
 619         } else {
 620                 __dma_remap(page, size, prot);
 621                 ptr = page_address(page);
 622         }
 623
 624  out:
 625         *ret_page = page;
 626         return ptr;
 627 }
 628
 629 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
 630                                    void *cpu_addr, size_t size, bool want_vaddr)
 631 {
 632         if (want_vaddr) {
 633                 if (PageHighMem(page))
 634                         __dma_free_remap(cpu_addr, size);
 635                 else
 636                         __dma_remap(page, size, PAGE_KERNEL);
 637         }
 638         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
 639 }
 640
 641 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(unsigned long attrs, pgprot_t prot)
 642 {
 643         prot = (attrs & DMA_ATTR_WRITE_COMBINE) ?
 644                         pgprot_writecombine(prot) :
 645                         pgprot_dmacoherent(prot);
 646         return prot;
 647 }
 648
 649 #define nommu() 0
 650
 651 #else   /* !CONFIG_MMU */
 652
 653 #define nommu() 1
 654
 655 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)                           __pgprot(0)
 656 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c, wv)  NULL
 657 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
 658 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret, c, wv, coherent_flag)     NULL
 659 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
 660 #define __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size, wv)   do { } while (0)
 661 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
 662
 663 #endif  /* CONFIG_MMU */
 664
 665 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 666                                    struct page **ret_page)
 667 {
 668         struct page *page;
 669         /* __alloc_simple_buffer is only called when the device is coherent */
 670         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, COHERENT);
 671         if (!page)
 672                 return NULL;
 673
 674         *ret_page = page;
 675         return page_address(page);
 676 }
 677
 678 static void *simple_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
 679                                     struct page **ret_page)
 680 {
 681         return __alloc_simple_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
 682                                      ret_page);
 683 }
 684
 685 static void simple_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
 686 {
 687         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
 688 }
 689
 690 static struct arm_dma_allocator simple_allocator = {
 691         .alloc = simple_allocator_alloc,
 692         .free = simple_allocator_free,
 693 };
 694
 695 static void *cma_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
 696                                  struct page **ret_page)
 697 {
 698         return __alloc_from_contiguous(args->dev, args->size, args->prot,
 699                                        ret_page, args->caller,
 700                                        args->want_vaddr, args->coherent_flag);
 701 }
 702
 703 static void cma_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
 704 {
 705         __free_from_contiguous(args->dev, args->page, args->cpu_addr,
 706                                args->size, args->want_vaddr);
 707 }
 708
 709 static struct arm_dma_allocator cma_allocator = {
 710         .alloc = cma_allocator_alloc,
 711         .free = cma_allocator_free,
 712 };
 713
 714 static void *pool_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
 715                                   struct page **ret_page)
 716 {
 717         return __alloc_from_pool(args->size, ret_page);
 718 }
 719
 720 static void pool_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
 721 {
 722         __free_from_pool(args->cpu_addr, args->size);
 723 }
 724
 725 static struct arm_dma_allocator pool_allocator = {
 726         .alloc = pool_allocator_alloc,
 727         .free = pool_allocator_free,
 728 };
 729
 730 static void *remap_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
 731                                    struct page **ret_page)
 732 {
 733         return __alloc_remap_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
 734                                     args->prot, ret_page, args->caller,
 735                                     args->want_vaddr);
 736 }
 737
 738 static void remap_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
 739 {
 740         if (args->want_vaddr)
 741                 __dma_free_remap(args->cpu_addr, args->size);
 742
 743         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
 744 }
 745
 746 static struct arm_dma_allocator remap_allocator = {
 747         .alloc = remap_allocator_alloc,
 748         .free = remap_allocator_free,
 749 };
 750
 751 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 752                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent,
 753                          unsigned long attrs, const void *caller)
 754 {
 755         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
 756         struct page *page = NULL;
 757         void *addr;
 758         bool allowblock, cma;
 759         struct arm_dma_buffer *buf;
 760         struct arm_dma_alloc_args args = {
 761                 .dev = dev,
 762                 .size = PAGE_ALIGN(size),
 763                 .gfp = gfp,
 764                 .prot = prot,
 765                 .caller = caller,
 766                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
 767                 .coherent_flag = is_coherent ? COHERENT : NORMAL,
 768         };
 769
 770 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
 771         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
 772         if (limit && size >= limit) {
 773                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
 774                         size, mask);
 775                 return NULL;
 776         }
 777 #endif
 778
 779         if (!mask)
 780                 return NULL;
 781
 782         buf = kzalloc(sizeof(*buf),
 783                       gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_DMA32 | __GFP_HIGHMEM));
 784         if (!buf)
 785                 return NULL;
 786
 787         if (mask < 0xffffffffULL)
 788                 gfp |= GFP_DMA;
 789
 790         /*
 791          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
 792          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
 793          * handle them.  The real problem is that this flag probably
 794          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
 795          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
 796          */
 797         gfp &= ~(__GFP_COMP);
 798         args.gfp = gfp;
 799
 800         *handle = DMA_ERROR_CODE;
 801         allowblock = gfpflags_allow_blocking(gfp);
 802         cma = allowblock ? dev_get_cma_area(dev) : false;
 803
 804         if (cma)
 805                 buf->allocator = &cma_allocator;
 806         else if (nommu() || is_coherent)
 807                 buf->allocator = &simple_allocator;
 808         else if (allowblock)
 809                 buf->allocator = &remap_allocator;
 810         else
 811                 buf->allocator = &pool_allocator;
 812
 813         addr = buf->allocator->alloc(&args, &page);
 814
 815         if (page) {
 816                 unsigned long flags;
 817
 818                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
 819                 buf->virt = args.want_vaddr ? addr : page;
 820
 821                 spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
 822                 list_add(&buf->list, &arm_dma_bufs);
 823                 spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
 824         } else {
 825                 kfree(buf);
 826         }
 827
 828         return args.want_vaddr ? addr : page;
 829 }
 830
 831 /*
 832  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
 833  * virtual and bus address for that space.
 834  */
 835 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 836                     gfp_t gfp, unsigned long attrs)
 837 {
 838         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
 839
 840         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
 841                            attrs, __builtin_return_address(0));
 842 }
 843
 844 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
 845         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
 846 {
 847         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, PAGE_KERNEL, true,
 848                            attrs, __builtin_return_address(0));
 849 }
 850
 851 static int __arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 852                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 853                  unsigned long attrs)
 854 {
 855         int ret = -ENXIO;
 856 #ifdef CONFIG_MMU
 857         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 858         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
 859         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
 860         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
 861
 862         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
 863                 return ret;
 864
 865         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
 866                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
 867                                       pfn + off,
 868                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
 869                                       vma->vm_page_prot);
 870         }
 871 #endif  /* CONFIG_MMU */
 872
 873         return ret;
 874 }
 875
 876 /*
 877  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
 878  */
 879 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 880                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 881                  unsigned long attrs)
 882 {
 883         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
 884 }
 885
 886 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 887                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 888                  unsigned long attrs)
 889 {
 890 #ifdef CONFIG_MMU
 891         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
 892 #endif  /* CONFIG_MMU */
 893         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
 894 }
 895
 896 /*
 897  * Free a buffer as defined by the above mapping.
 898  */
 899 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 900                            dma_addr_t handle, unsigned long attrs,
 901                            bool is_coherent)
 902 {
 903         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
 904         struct arm_dma_buffer *buf;
 905         struct arm_dma_free_args args = {
 906                 .dev = dev,
 907                 .size = PAGE_ALIGN(size),
 908                 .cpu_addr = cpu_addr,
 909                 .page = page,
 910                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
 911         };
 912
 913         buf = arm_dma_buffer_find(cpu_addr);
 914         if (WARN(!buf, "Freeing invalid buffer %p\n", cpu_addr))
 915                 return;
 916
 917         buf->allocator->free(&args);
 918         kfree(buf);
 919 }
 920
 921 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 922                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
 923 {
 924         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
 925 }
 926
 927 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 928                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
 929 {
 930         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
 931 }
 932
 933 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
 934                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
 935                  unsigned long attrs)
 936 {
 937         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
 938         int ret;
 939
 940         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
 941         if (unlikely(ret))
 942                 return ret;
 943
 944         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
 945         return 0;
 946 }
 947
 948 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
 949         size_t size, enum dma_data_direction dir,
 950         void (*op)(const void *, size_t, int))
 951 {
 952         unsigned long pfn;
 953         size_t left = size;
 954
 955         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
 956         offset %= PAGE_SIZE;
 957
 958         /*
 959          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
 960          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
 961          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
 962          * optimized out.
 963          */
 964         do {
 965                 size_t len = left;
 966                 void *vaddr;
 967
 968                 page = pfn_to_page(pfn);
 969
 970                 if (PageHighMem(page)) {
 971                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
 972                                 len = PAGE_SIZE - offset;
 973
 974                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
 975                                 vaddr = kmap_atomic(page);
 976                                 op(vaddr + offset, len, dir);
 977                                 kunmap_atomic(vaddr);
 978                         } else {
 979                                 vaddr = kmap_high_get(page);
 980                                 if (vaddr) {
 981                                         op(vaddr + offset, len, dir);
 982                                         kunmap_high(page);
 983                                 }
 984                         }
 985                 } else {
 986                         vaddr = page_address(page) + offset;
 987                         op(vaddr, len, dir);
 988                 }
 989                 offset = 0;
 990                 pfn++;
 991                 left -= len;
 992         } while (left);
 993 }
 994
 995 /*
 996  * Make an area consistent for devices.
 997  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
 998  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
 999  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
1000  */
1001 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
1002         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1003 {
1004         phys_addr_t paddr;
1005
1006         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
1007
1008         paddr = page_to_phys(page) + off;
1009         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
1010                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1011         } else {
1012                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
1013         }
1014         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
1015 }
1016
1017 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
1018         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1019 {
1020         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + off;
1021
1022         /* FIXME: non-speculating: not required */
1023         /* in any case, don't bother invalidating if DMA to device */
1024         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
1025                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1026
1027                 dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
1028         }
1029
1030         /*
1031          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
1032          */
1033         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
1034                 unsigned long pfn;
1035                 size_t left = size;
1036
1037                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
1038                 off %= PAGE_SIZE;
1039                 if (off) {
1040                         pfn++;
1041                         left -= PAGE_SIZE - off;
1042                 }
1043                 while (left >= PAGE_SIZE) {
1044                         page = pfn_to_page(pfn++);
1045                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
1046                         left -= PAGE_SIZE;
1047                 }
1048         }
1049 }
1050
1051 /**
1052  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1053  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1054  * @sg: list of buffers
1055  * @nents: number of buffers to map
1056  * @dir: DMA transfer direction
1057  *
1058  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1059  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
1060  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
1061  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
1062  * sg_dma_{address,length}.
1063  *
1064  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
1065  * here.
1066  */
1067 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1068                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1069 {
1070         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1071         struct scatterlist *s;
1072         int i, j;
1073
1074         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1075 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
1076                 s->dma_length = s->length;
1077 #endif
1078                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
1079                                                 s->length, dir, attrs);
1080                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
1081                         goto bad_mapping;
1082         }
1083         return nents;
1084
1085  bad_mapping:
1086         for_each_sg(sg, s, i, j)
1087                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1088         return 0;
1089 }
1090
1091 /**
1092  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1093  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1094  * @sg: list of buffers
1095  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1096  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1097  *
1098  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1099  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1100  */
1101 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1102                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1103 {
1104         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1105         struct scatterlist *s;
1106
1107         int i;
1108
1109         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1110                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1111 }
1112
1113 /**
1114  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
1115  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1116  * @sg: list of buffers
1117  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1118  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1119  */
1120 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1121                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1122 {
1123         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1124         struct scatterlist *s;
1125         int i;
1126
1127         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1128                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1129                                          dir);
1130 }
1131
1132 /**
1133  * arm_dma_sync_sg_for_device
1134  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1135  * @sg: list of buffers
1136  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1137  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1138  */
1139 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1140                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1141 {
1142         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1143         struct scatterlist *s;
1144         int i;
1145
1146         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1147                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1148                                             dir);
1149 }
1150
1151 /*
1152  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
1153  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
1154  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
1155  * to this function.
1156  */
1157 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
1158 {
1159         return __dma_supported(dev, mask, false);
1160 }
1161 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
1162
1163 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
1164
1165 static int __init dma_debug_do_init(void)
1166 {
1167         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
1168         return 0;
1169 }
1170 fs_initcall(dma_debug_do_init);
1171
1172 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1173
1174 /* IOMMU */
1175
1176 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping);
1177
1178 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1179                                       size_t size)
1180 {
1181         unsigned int order = get_order(size);
1182         unsigned int align = 0;
1183         unsigned int count, start;
1184         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1185         unsigned long flags;
1186         dma_addr_t iova;
1187         int i;
1188
1189         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1190                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1191
1192         count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1193         align = (1 << order) - 1;
1194
1195         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1196         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++) {
1197                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1198                                 mapping->bits, 0, count, align);
1199
1200                 if (start > mapping->bits)
1201                         continue;
1202
1203                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1204                 break;
1205         }
1206
1207         /*
1208          * No unused range found. Try to extend the existing mapping
1209          * and perform a second attempt to reserve an IO virtual
1210          * address range of size bytes.
1211          */
1212         if (i == mapping->nr_bitmaps) {
1213                 if (extend_iommu_mapping(mapping)) {
1214                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1215                         return DMA_ERROR_CODE;
1216                 }
1217
1218                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1219                                 mapping->bits, 0, count, align);
1220
1221                 if (start > mapping->bits) {
1222                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1223                         return DMA_ERROR_CODE;
1224                 }
1225
1226                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1227         }
1228         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1229
1230         iova = mapping->base + (mapping_size * i);
1231         iova += start << PAGE_SHIFT;
1232
1233         return iova;
1234 }
1235
1236 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1237                                dma_addr_t addr, size_t size)
1238 {
1239         unsigned int start, count;
1240         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1241         unsigned long flags;
1242         dma_addr_t bitmap_base;
1243         u32 bitmap_index;
1244
1245         if (!size)
1246                 return;
1247
1248         bitmap_index = (u32) (addr - mapping->base) / (u32) mapping_size;
1249         BUG_ON(addr < mapping->base || bitmap_index > mapping->extensions);
1250
1251         bitmap_base = mapping->base + mapping_size * bitmap_index;
1252
1253         start = (addr - bitmap_base) >> PAGE_SHIFT;
1254
1255         if (addr + size > bitmap_base + mapping_size) {
1256                 /*
1257                  * The address range to be freed reaches into the iova
1258                  * range of the next bitmap. This should not happen as
1259                  * we don't allow this in __alloc_iova (at the
1260                  * moment).
1261                  */
1262                 BUG();
1263         } else
1264                 count = size >> PAGE_SHIFT;
1265
1266         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1267         bitmap_clear(mapping->bitmaps[bitmap_index], start, count);
1268         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1269 }
1270
1271 /* We'll try 2M, 1M, 64K, and finally 4K; array must end with 0! */
1272 static const int iommu_order_array[] = { 9, 8, 4, 0 };
1273
1274 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1275                                           gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1276                                           int coherent_flag)
1277 {
1278         struct page **pages;
1279         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1280         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1281         int i = 0;
1282         int order_idx = 0;
1283
1284         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1285                 pages = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
1286         else
1287                 pages = vzalloc(array_size);
1288         if (!pages)
1289                 return NULL;
1290
1291         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS)
1292         {
1293                 unsigned long order = get_order(size);
1294                 struct page *page;
1295
1296                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
1297                 if (!page)
1298                         goto error;
1299
1300                 __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
1301
1302                 for (i = 0; i < count; i++)
1303                         pages[i] = page + i;
1304
1305                 return pages;
1306         }
1307
1308         /* Go straight to 4K chunks if caller says it's OK. */
1309         if (attrs & DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES)
1310                 order_idx = ARRAY_SIZE(iommu_order_array) - 1;
1311
1312         /*
1313          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1314          */
1315         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1316
1317         while (count) {
1318                 int j, order;
1319
1320                 order = iommu_order_array[order_idx];
1321
1322                 /* Drop down when we get small */
1323                 if (__fls(count) < order) {
1324                         order_idx++;
1325                         continue;
1326                 }
1327
1328                 if (order) {
1329                         /* See if it's easy to allocate a high-order chunk */
1330                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NORETRY, order);
1331
1332                         /* Go down a notch at first sign of pressure */
1333                         if (!pages[i]) {
1334                                 order_idx++;
1335                                 continue;
1336                         }
1337                 } else {
1338                         pages[i] = alloc_pages(gfp, 0);
1339                         if (!pages[i])
1340                                 goto error;
1341                 }
1342
1343                 if (order) {
1344                         split_page(pages[i], order);
1345                         j = 1 << order;
1346                         while (--j)
1347                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1348                 }
1349
1350                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order, coherent_flag);
1351                 i += 1 << order;
1352                 count -= 1 << order;
1353         }
1354
1355         return pages;
1356 error:
1357         while (i--)
1358                 if (pages[i])
1359                         __free_pages(pages[i], 0);
1360         kvfree(pages);
1361         return NULL;
1362 }
1363
1364 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1365                                size_t size, unsigned long attrs)
1366 {
1367         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1368         int i;
1369
1370         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS) {
1371                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1372         } else {
1373                 for (i = 0; i < count; i++)
1374                         if (pages[i])
1375                                 __free_pages(pages[i], 0);
1376         }
1377
1378         kvfree(pages);
1379         return 0;
1380 }
1381
1382 /*
1383  * Create a CPU mapping for a specified pages
1384  */
1385 static void *
1386 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1387                     const void *caller)
1388 {
1389         return dma_common_pages_remap(pages, size,
1390                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP, prot, caller);
1391 }
1392
1393 /*
1394  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1395  */
1396 static dma_addr_t
1397 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1398 {
1399         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1400         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1401         dma_addr_t dma_addr, iova;
1402         int i;
1403
1404         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1405         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1406                 return dma_addr;
1407
1408         iova = dma_addr;
1409         for (i = 0; i < count; ) {
1410                 int ret;
1411
1412                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1413                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1414                 unsigned int len, j;
1415
1416                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1417                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1418                                 break;
1419
1420                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1421                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1422                                 IOMMU_READ|IOMMU_WRITE);
1423                 if (ret < 0)
1424                         goto fail;
1425                 iova += len;
1426                 i = j;
1427         }
1428         return dma_addr;
1429 fail:
1430         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1431         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1432         return DMA_ERROR_CODE;
1433 }
1434
1435 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1436 {
1437         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1438
1439         /*
1440          * add optional in-page offset from iova to size and align
1441          * result to page size
1442          */
1443         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1444         iova &= PAGE_MASK;
1445
1446         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1447         __free_iova(mapping, iova, size);
1448         return 0;
1449 }
1450
1451 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1452 {
1453         struct page *page;
1454         phys_addr_t phys;
1455
1456         phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, (unsigned long)addr);
1457         page = phys_to_page(phys);
1458
1459         return (struct page **)page;
1460 }
1461
1462 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, unsigned long attrs)
1463 {
1464         struct vm_struct *area;
1465
1466         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1467                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1468
1469         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1470                 return cpu_addr;
1471
1472         area = find_vm_area(cpu_addr);
1473         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1474                 return area->pages;
1475         return NULL;
1476 }
1477
1478 static void *__iommu_alloc_simple(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
1479                                   dma_addr_t *handle, int coherent_flag)
1480 {
1481         struct page *page;
1482         void *addr;
1483
1484         if (coherent_flag  == COHERENT)
1485                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
1486         else
1487                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1488         if (!addr)
1489                 return NULL;
1490
1491         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size);
1492         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1493                 goto err_mapping;
1494
1495         return addr;
1496
1497 err_mapping:
1498         __free_from_pool(addr, size);
1499         return NULL;
1500 }
1501
1502 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1503                         dma_addr_t handle, size_t size, int coherent_flag)
1504 {
1505         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1506         if (coherent_flag == COHERENT)
1507                 __dma_free_buffer(virt_to_page(cpu_addr), size);
1508         else
1509                 __free_from_pool(cpu_addr, size);
1510 }
1511
1512 static void *__arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1513             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1514             int coherent_flag)
1515 {
1516         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
1517         struct page **pages;
1518         void *addr = NULL;
1519
1520         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1521         size = PAGE_ALIGN(size);
1522
1523         if (coherent_flag  == COHERENT || !gfpflags_allow_blocking(gfp))
1524                 return __iommu_alloc_simple(dev, size, gfp, handle,
1525                                             coherent_flag);
1526
1527         /*
1528          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1529          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1530          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1531          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1532          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1533          */
1534         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1535
1536         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs, coherent_flag);
1537         if (!pages)
1538                 return NULL;
1539
1540         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1541         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1542                 goto err_buffer;
1543
1544         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1545                 return pages;
1546
1547         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1548                                    __builtin_return_address(0));
1549         if (!addr)
1550                 goto err_mapping;
1551
1552         return addr;
1553
1554 err_mapping:
1555         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1556 err_buffer:
1557         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1558         return NULL;
1559 }
1560
1561 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1562             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1563 {
1564         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, NORMAL);
1565 }
1566
1567 static void *arm_coherent_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1568                     dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1569 {
1570         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, COHERENT);
1571 }
1572
1573 static int __arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1574                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1575                     unsigned long attrs)
1576 {
1577         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1578         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1579         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1580         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1581         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
1582
1583         if (!pages)
1584                 return -ENXIO;
1585
1586         if (off >= nr_pages || (usize >> PAGE_SHIFT) > nr_pages - off)
1587                 return -ENXIO;
1588
1589         pages += off;
1590
1591         do {
1592                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1593                 if (ret) {
1594                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1595                         return ret;
1596                 }
1597                 uaddr += PAGE_SIZE;
1598                 usize -= PAGE_SIZE;
1599         } while (usize > 0);
1600
1601         return 0;
1602 }
1603 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1604                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1605                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1606 {
1607         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1608
1609         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1610 }
1611
1612 static int arm_coherent_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1613                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1614                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1615 {
1616         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1617 }
1618
1619 /*
1620  * free a page as defined by the above mapping.
1621  * Must not be called with IRQs disabled.
1622  */
1623 void __arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1624         dma_addr_t handle, unsigned long attrs, int coherent_flag)
1625 {
1626         struct page **pages;
1627         size = PAGE_ALIGN(size);
1628
1629         if (coherent_flag == COHERENT || __in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1630                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size, coherent_flag);
1631                 return;
1632         }
1633
1634         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1635         if (!pages) {
1636                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1637                 return;
1638         }
1639
1640         if ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0) {
1641                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
1642                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
1643         }
1644
1645         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1646         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1647 }
1648
1649 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1650                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1651 {
1652         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, NORMAL);
1653 }
1654
1655 void arm_coherent_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1656                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1657 {
1658         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, COHERENT);
1659 }
1660
1661 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1662                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1663                                  size_t size, unsigned long attrs)
1664 {
1665         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1666         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1667
1668         if (!pages)
1669                 return -ENXIO;
1670
1671         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1672                                          GFP_KERNEL);
1673 }
1674
1675 static int __dma_direction_to_prot(enum dma_data_direction dir)
1676 {
1677         int prot;
1678
1679         switch (dir) {
1680         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1681                 prot = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1682                 break;
1683         case DMA_TO_DEVICE:
1684                 prot = IOMMU_READ;
1685                 break;
1686         case DMA_FROM_DEVICE:
1687                 prot = IOMMU_WRITE;
1688                 break;
1689         default:
1690                 prot = 0;
1691         }
1692
1693         return prot;
1694 }
1695
1696 /*
1697  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1698  */
1699 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1700                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1701                           enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1702                           bool is_coherent)
1703 {
1704         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1705         dma_addr_t iova, iova_base;
1706         int ret = 0;
1707         unsigned int count;
1708         struct scatterlist *s;
1709         int prot;
1710
1711         size = PAGE_ALIGN(size);
1712         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1713
1714         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1715         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1716                 return -ENOMEM;
1717
1718         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1719                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1720                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1721
1722                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1723                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1724
1725                 prot = __dma_direction_to_prot(dir);
1726
1727                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1728                 if (ret < 0)
1729                         goto fail;
1730                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1731                 iova += len;
1732         }
1733         *handle = iova_base;
1734
1735         return 0;
1736 fail:
1737         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1738         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1739         return ret;
1740 }
1741
1742 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1743                      enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1744                      bool is_coherent)
1745 {
1746         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1747         int i, count = 0;
1748         unsigned int offset = s->offset;
1749         unsigned int size = s->offset + s->length;
1750         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1751
1752         for (i = 1; i < nents; i++) {
1753                 s = sg_next(s);
1754
1755                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1756                 s->dma_length = 0;
1757
1758                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1759                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1760                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1761                                 goto bad_mapping;
1762
1763                         dma->dma_address += offset;
1764                         dma->dma_length = size - offset;
1765
1766                         size = offset = s->offset;
1767                         start = s;
1768                         dma = sg_next(dma);
1769                         count += 1;
1770                 }
1771                 size += s->length;
1772         }
1773         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1774                 is_coherent) < 0)
1775                 goto bad_mapping;
1776
1777         dma->dma_address += offset;
1778         dma->dma_length = size - offset;
1779
1780         return count+1;
1781
1782 bad_mapping:
1783         for_each_sg(sg, s, count, i)
1784                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1785         return 0;
1786 }
1787
1788 /**
1789  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1790  * @dev: valid struct device pointer
1791  * @sg: list of buffers
1792  * @nents: number of buffers to map
1793  * @dir: DMA transfer direction
1794  *
1795  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1796  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1797  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1798  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1799  */
1800 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1801                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1802 {
1803         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1804 }
1805
1806 /**
1807  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1808  * @dev: valid struct device pointer
1809  * @sg: list of buffers
1810  * @nents: number of buffers to map
1811  * @dir: DMA transfer direction
1812  *
1813  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1814  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1815  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1816  * sg_dma_{address,length}.
1817  */
1818 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1819                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1820 {
1821         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1822 }
1823
1824 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1825                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1826                 unsigned long attrs, bool is_coherent)
1827 {
1828         struct scatterlist *s;
1829         int i;
1830
1831         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1832                 if (sg_dma_len(s))
1833                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1834                                                sg_dma_len(s));
1835                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1836                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1837                                               s->length, dir);
1838         }
1839 }
1840
1841 /**
1842  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1843  * @dev: valid struct device pointer
1844  * @sg: list of buffers
1845  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1846  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1847  *
1848  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1849  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1850  */
1851 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1852                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1853                 unsigned long attrs)
1854 {
1855         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1856 }
1857
1858 /**
1859  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1860  * @dev: valid struct device pointer
1861  * @sg: list of buffers
1862  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1863  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1864  *
1865  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1866  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1867  */
1868 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1869                         enum dma_data_direction dir,
1870                         unsigned long attrs)
1871 {
1872         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1873 }
1874
1875 /**
1876  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1877  * @dev: valid struct device pointer
1878  * @sg: list of buffers
1879  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1880  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1881  */
1882 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1883                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1884 {
1885         struct scatterlist *s;
1886         int i;
1887
1888         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1889                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1890
1891 }
1892
1893 /**
1894  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1895  * @dev: valid struct device pointer
1896  * @sg: list of buffers
1897  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1898  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1899  */
1900 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1901                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1902 {
1903         struct scatterlist *s;
1904         int i;
1905
1906         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1907                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1908 }
1909
1910
1911 /**
1912  * arm_coherent_iommu_map_page
1913  * @dev: valid struct device pointer
1914  * @page: page that buffer resides in
1915  * @offset: offset into page for start of buffer
1916  * @size: size of buffer to map
1917  * @dir: DMA transfer direction
1918  *
1919  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1920  */
1921 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1922              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1923              unsigned long attrs)
1924 {
1925         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1926         dma_addr_t dma_addr;
1927         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1928
1929         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1930         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1931                 return dma_addr;
1932
1933         prot = __dma_direction_to_prot(dir);
1934
1935         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1936         if (ret < 0)
1937                 goto fail;
1938
1939         return dma_addr + offset;
1940 fail:
1941         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1942         return DMA_ERROR_CODE;
1943 }
1944
1945 /**
1946  * arm_iommu_map_page
1947  * @dev: valid struct device pointer
1948  * @page: page that buffer resides in
1949  * @offset: offset into page for start of buffer
1950  * @size: size of buffer to map
1951  * @dir: DMA transfer direction
1952  *
1953  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1954  */
1955 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1956              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1957              unsigned long attrs)
1958 {
1959         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1960                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1961
1962         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1963 }
1964
1965 /**
1966  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1967  * @dev: valid struct device pointer
1968  * @handle: DMA address of buffer
1969  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1970  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1971  *
1972  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1973  */
1974 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1975                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1976 {
1977         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1978         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1979         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1980         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1981
1982         if (!iova)
1983                 return;
1984
1985         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1986         __free_iova(mapping, iova, len);
1987 }
1988
1989 /**
1990  * arm_iommu_unmap_page
1991  * @dev: valid struct device pointer
1992  * @handle: DMA address of buffer
1993  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1994  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1995  *
1996  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1997  */
1998 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1999                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2000 {
2001         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2002         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2003         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2004         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2005         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2006
2007         if (!iova)
2008                 return;
2009
2010         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
2011                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2012
2013         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2014         __free_iova(mapping, iova, len);
2015 }
2016
2017 /**
2018  * arm_iommu_map_resource - map a device resource for DMA
2019  * @dev: valid struct device pointer
2020  * @phys_addr: physical address of resource
2021  * @size: size of resource to map
2022  * @dir: DMA transfer direction
2023  */
2024 static dma_addr_t arm_iommu_map_resource(struct device *dev,
2025                 phys_addr_t phys_addr, size_t size,
2026                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2027 {
2028         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2029         dma_addr_t dma_addr;
2030         int ret, prot;
2031         phys_addr_t addr = phys_addr & PAGE_MASK;
2032         unsigned int offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
2033         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2034
2035         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
2036         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
2037                 return dma_addr;
2038
2039         prot = __dma_direction_to_prot(dir) | IOMMU_MMIO;
2040
2041         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, addr, len, prot);
2042         if (ret < 0)
2043                 goto fail;
2044
2045         return dma_addr + offset;
2046 fail:
2047         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
2048         return DMA_ERROR_CODE;
2049 }
2050
2051 /**
2052  * arm_iommu_unmap_resource - unmap a device DMA resource
2053  * @dev: valid struct device pointer
2054  * @dma_handle: DMA address to resource
2055  * @size: size of resource to map
2056  * @dir: DMA transfer direction
2057  */
2058 static void arm_iommu_unmap_resource(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
2059                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
2060                 unsigned long attrs)
2061 {
2062         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2063         dma_addr_t iova = dma_handle & PAGE_MASK;
2064         unsigned int offset = dma_handle & ~PAGE_MASK;
2065         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2066
2067         if (!iova)
2068                 return;
2069
2070         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2071         __free_iova(mapping, iova, len);
2072 }
2073
2074 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
2075                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2076 {
2077         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2078         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2079         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2080         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2081
2082         if (!iova)
2083                 return;
2084
2085         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2086 }
2087
2088 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
2089                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2090 {
2091         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2092         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2093         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2094         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2095
2096         if (!iova)
2097                 return;
2098
2099         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
2100 }
2101
2102 struct dma_map_ops iommu_ops = {
2103         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
2104         .free           = arm_iommu_free_attrs,
2105         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
2106         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2107
2108         .map_page               = arm_iommu_map_page,
2109         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
2110         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
2111         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
2112
2113         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
2114         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
2115         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
2116         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
2117
2118         .map_resource           = arm_iommu_map_resource,
2119         .unmap_resource         = arm_iommu_unmap_resource,
2120 };
2121
2122 struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
2123         .alloc          = arm_coherent_iommu_alloc_attrs,
2124         .free           = arm_coherent_iommu_free_attrs,
2125         .mmap           = arm_coherent_iommu_mmap_attrs,
2126         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2127
2128         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
2129         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
2130
2131         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
2132         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
2133
2134         .map_resource   = arm_iommu_map_resource,
2135         .unmap_resource = arm_iommu_unmap_resource,
2136 };
2137
2138 /**
2139  * arm_iommu_create_mapping
2140  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
2141  * @base: start address of the valid IO address space
2142  * @size: maximum size of the valid IO address space
2143  *
2144  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
2145  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
2146  * mapping with IOMMU aware functions.
2147  *
2148  * The client device need to be attached to the mapping with
2149  * arm_iommu_attach_device function.
2150  */
2151 struct dma_iommu_mapping *
2152 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, u64 size)
2153 {
2154         unsigned int bits = size >> PAGE_SHIFT;
2155         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(bits) * sizeof(long);
2156         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2157         int extensions = 1;
2158         int err = -ENOMEM;
2159
2160         /* currently only 32-bit DMA address space is supported */
2161         if (size > DMA_BIT_MASK(32) + 1)
2162                 return ERR_PTR(-ERANGE);
2163
2164         if (!bitmap_size)
2165                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2166
2167         if (bitmap_size > PAGE_SIZE) {
2168                 extensions = bitmap_size / PAGE_SIZE;
2169                 bitmap_size = PAGE_SIZE;
2170         }
2171
2172         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
2173         if (!mapping)
2174                 goto err;
2175
2176         mapping->bitmap_size = bitmap_size;
2177         mapping->bitmaps = kzalloc(extensions * sizeof(unsigned long *),
2178                                 GFP_KERNEL);
2179         if (!mapping->bitmaps)
2180                 goto err2;
2181
2182         mapping->bitmaps[0] = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
2183         if (!mapping->bitmaps[0])
2184                 goto err3;
2185
2186         mapping->nr_bitmaps = 1;
2187         mapping->extensions = extensions;
2188         mapping->base = base;
2189         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
2190
2191         spin_lock_init(&mapping->lock);
2192
2193         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2194         if (!mapping->domain)
2195                 goto err4;
2196
2197         kref_init(&mapping->kref);
2198         return mapping;
2199 err4:
2200         kfree(mapping->bitmaps[0]);
2201 err3:
2202         kfree(mapping->bitmaps);
2203 err2:
2204         kfree(mapping);
2205 err:
2206         return ERR_PTR(err);
2207 }
2208 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
2209
2210 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
2211 {
2212         int i;
2213         struct dma_iommu_mapping *mapping =
2214                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
2215
2216         iommu_domain_free(mapping->domain);
2217         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++)
2218                 kfree(mapping->bitmaps[i]);
2219         kfree(mapping->bitmaps);
2220         kfree(mapping);
2221 }
2222
2223 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2224 {
2225         int next_bitmap;
2226
2227         if (mapping->nr_bitmaps >= mapping->extensions)
2228                 return -EINVAL;
2229
2230         next_bitmap = mapping->nr_bitmaps;
2231         mapping->bitmaps[next_bitmap] = kzalloc(mapping->bitmap_size,
2232                                                 GFP_ATOMIC);
2233         if (!mapping->bitmaps[next_bitmap])
2234                 return -ENOMEM;
2235
2236         mapping->nr_bitmaps++;
2237
2238         return 0;
2239 }
2240
2241 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2242 {
2243         if (mapping)
2244                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2245 }
2246 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
2247
2248 static int __arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2249                                      struct dma_iommu_mapping *mapping)
2250 {
2251         int err;
2252
2253         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
2254         if (err)
2255                 return err;
2256
2257         kref_get(&mapping->kref);
2258         to_dma_iommu_mapping(dev) = mapping;
2259
2260         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
2261         return 0;
2262 }
2263
2264 /**
2265  * arm_iommu_attach_device
2266  * @dev: valid struct device pointer
2267  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
2268  *      arm_iommu_create_mapping)
2269  *
2270  * Attaches specified io address space mapping to the provided device.
2271  * This replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
2272  * IOMMU aware version.
2273  *
2274  * More than one client might be attached to the same io address space
2275  * mapping.
2276  */
2277 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2278                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
2279 {
2280         int err;
2281
2282         err = __arm_iommu_attach_device(dev, mapping);
2283         if (err)
2284                 return err;
2285
2286         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
2287         return 0;
2288 }
2289 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
2290
2291 static void __arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2292 {
2293         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2294
2295         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2296         if (!mapping) {
2297                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
2298                 return;
2299         }
2300
2301         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
2302         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2303         to_dma_iommu_mapping(dev) = NULL;
2304
2305         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
2306 }
2307
2308 /**
2309  * arm_iommu_detach_device
2310  * @dev: valid struct device pointer
2311  *
2312  * Detaches the provided device from a previously attached map.
2313  * This voids the dma operations (dma_map_ops pointer)
2314  */
2315 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2316 {
2317         __arm_iommu_detach_device(dev);
2318         set_dma_ops(dev, NULL);
2319 }
2320 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
2321
2322 static struct dma_map_ops *arm_get_iommu_dma_map_ops(bool coherent)
2323 {
2324         return coherent ? &iommu_coherent_ops : &iommu_ops;
2325 }
2326
2327 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2328                                     const struct iommu_ops *iommu)
2329 {
2330         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2331
2332         if (!iommu)
2333                 return false;
2334
2335         mapping = arm_iommu_create_mapping(dev->bus, dma_base, size);
2336         if (IS_ERR(mapping)) {
2337                 pr_warn("Failed to create %llu-byte IOMMU mapping for device %s\n",
2338                                 size, dev_name(dev));
2339                 return false;
2340         }
2341
2342         if (__arm_iommu_attach_device(dev, mapping)) {
2343                 pr_warn("Failed to attached device %s to IOMMU_mapping\n",
2344                                 dev_name(dev));
2345                 arm_iommu_release_mapping(mapping);
2346                 return false;
2347         }
2348
2349         return true;
2350 }
2351
2352 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev)
2353 {
2354         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2355
2356         if (!mapping)
2357                 return;
2358
2359         __arm_iommu_detach_device(dev);
2360         arm_iommu_release_mapping(mapping);
2361 }
2362
2363 #else
2364
2365 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2366                                     const struct iommu_ops *iommu)
2367 {
2368         return false;
2369 }
2370
2371 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev) { }
2372
2373 #define arm_get_iommu_dma_map_ops arm_get_dma_map_ops
2374
2375 #endif  /* CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU */
2376
2377 static struct dma_map_ops *arm_get_dma_map_ops(bool coherent)
2378 {
2379         return coherent ? &arm_coherent_dma_ops : &arm_dma_ops;
2380 }
2381
2382 void arch_setup_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2383                         const struct iommu_ops *iommu, bool coherent)
2384 {
2385         struct dma_map_ops *dma_ops;
2386
2387         dev->archdata.dma_coherent = coherent;
2388         if (arm_setup_iommu_dma_ops(dev, dma_base, size, iommu))
2389                 dma_ops = arm_get_iommu_dma_map_ops(coherent);
2390         else
2391                 dma_ops = arm_get_dma_map_ops(coherent);
2392
2393         set_dma_ops(dev, dma_ops);
2394 }
2395
2396 void arch_teardown_dma_ops(struct device *dev)
2397 {
2398         arm_teardown_iommu_dma_ops(dev);
2399 }