drivers/iommu/io-pgtable-arm-v7s.c

   1 /*
   2  * CPU-agnostic ARM page table allocator.
   3  *
   4  * ARMv7 Short-descriptor format, supporting
   5  * - Basic memory attributes
   6  * - Simplified access permissions (AP[2:1] model)
   7  * - Backwards-compatible TEX remap
   8  * - Large pages/supersections (if indicated by the caller)
   9  *
  10  * Not supporting:
  11  * - Legacy access permissions (AP[2:0] model)
  12  *
  13  * Almost certainly never supporting:
  14  * - PXN
  15  * - Domains
  16  *
  17  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  18  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  19  * published by the Free Software Foundation.
  20  *
  21  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  22  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  23  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  24  * GNU General Public License for more details.
  25  *
  26  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  27  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  28  *
  29  * Copyright (C) 2014-2015 ARM Limited
  30  * Copyright (c) 2014-2015 MediaTek Inc.
  31  */
  32
  33 #define pr_fmt(fmt)     "arm-v7s io-pgtable: " fmt
  34
  35 #include <linux/dma-mapping.h>
  36 #include <linux/gfp.h>
  37 #include <linux/iommu.h>
  38 #include <linux/kernel.h>
  39 #include <linux/kmemleak.h>
  40 #include <linux/sizes.h>
  41 #include <linux/slab.h>
  42 #include <linux/types.h>
  43
  44 #include <asm/barrier.h>
  45
  46 #include "io-pgtable.h"
  47
  48 /* Struct accessors */
  49 #define io_pgtable_to_data(x)                                           \
  50         container_of((x), struct arm_v7s_io_pgtable, iop)
  51
  52 #define io_pgtable_ops_to_data(x)                                       \
  53         io_pgtable_to_data(io_pgtable_ops_to_pgtable(x))
  54
  55 /*
  56  * We have 32 bits total; 12 bits resolved at level 1, 8 bits at level 2,
  57  * and 12 bits in a page. With some carefully-chosen coefficients we can
  58  * hide the ugly inconsistencies behind these macros and at least let the
  59  * rest of the code pretend to be somewhat sane.
  60  */
  61 #define ARM_V7S_ADDR_BITS               32
  62 #define _ARM_V7S_LVL_BITS(lvl)          (16 - (lvl) * 4)
  63 #define ARM_V7S_LVL_SHIFT(lvl)          (ARM_V7S_ADDR_BITS - (4 + 8 * (lvl)))
  64 #define ARM_V7S_TABLE_SHIFT             10
  65
  66 #define ARM_V7S_PTES_PER_LVL(lvl)       (1 << _ARM_V7S_LVL_BITS(lvl))
  67 #define ARM_V7S_TABLE_SIZE(lvl)                                         \
  68         (ARM_V7S_PTES_PER_LVL(lvl) * sizeof(arm_v7s_iopte))
  69
  70 #define ARM_V7S_BLOCK_SIZE(lvl)         (1UL << ARM_V7S_LVL_SHIFT(lvl))
  71 #define ARM_V7S_LVL_MASK(lvl)           ((u32)(~0U << ARM_V7S_LVL_SHIFT(lvl)))
  72 #define ARM_V7S_TABLE_MASK              ((u32)(~0U << ARM_V7S_TABLE_SHIFT))
  73 #define _ARM_V7S_IDX_MASK(lvl)          (ARM_V7S_PTES_PER_LVL(lvl) - 1)
  74 #define ARM_V7S_LVL_IDX(addr, lvl)      ({                              \
  75         int _l = lvl;                                                   \
  76         ((u32)(addr) >> ARM_V7S_LVL_SHIFT(_l)) & _ARM_V7S_IDX_MASK(_l); \
  77 })
  78
  79 /*
  80  * Large page/supersection entries are effectively a block of 16 page/section
  81  * entries, along the lines of the LPAE contiguous hint, but all with the
  82  * same output address. For want of a better common name we'll call them
  83  * "contiguous" versions of their respective page/section entries here, but
  84  * noting the distinction (WRT to TLB maintenance) that they represent *one*
  85  * entry repeated 16 times, not 16 separate entries (as in the LPAE case).
  86  */
  87 #define ARM_V7S_CONT_PAGES              16
  88
  89 /* PTE type bits: these are all mixed up with XN/PXN bits in most cases */
  90 #define ARM_V7S_PTE_TYPE_TABLE          0x1
  91 #define ARM_V7S_PTE_TYPE_PAGE           0x2
  92 #define ARM_V7S_PTE_TYPE_CONT_PAGE      0x1
  93
  94 #define ARM_V7S_PTE_IS_VALID(pte)       (((pte) & 0x3) != 0)
  95 #define ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, lvl)  (lvl == 1 && ((pte) & ARM_V7S_PTE_TYPE_TABLE))
  96
  97 /* Page table bits */
  98 #define ARM_V7S_ATTR_XN(lvl)            BIT(4 * (2 - (lvl)))
  99 #define ARM_V7S_ATTR_B                  BIT(2)
 100 #define ARM_V7S_ATTR_C                  BIT(3)
 101 #define ARM_V7S_ATTR_NS_TABLE           BIT(3)
 102 #define ARM_V7S_ATTR_NS_SECTION         BIT(19)
 103
 104 #define ARM_V7S_CONT_SECTION            BIT(18)
 105 #define ARM_V7S_CONT_PAGE_XN_SHIFT      15
 106
 107 /*
 108  * The attribute bits are consistently ordered*, but occupy bits [17:10] of
 109  * a level 1 PTE vs. bits [11:4] at level 2. Thus we define the individual
 110  * fields relative to that 8-bit block, plus a total shift relative to the PTE.
 111  */
 112 #define ARM_V7S_ATTR_SHIFT(lvl)         (16 - (lvl) * 6)
 113
 114 #define ARM_V7S_ATTR_MASK               0xff
 115 #define ARM_V7S_ATTR_AP0                BIT(0)
 116 #define ARM_V7S_ATTR_AP1                BIT(1)
 117 #define ARM_V7S_ATTR_AP2                BIT(5)
 118 #define ARM_V7S_ATTR_S                  BIT(6)
 119 #define ARM_V7S_ATTR_NG                 BIT(7)
 120 #define ARM_V7S_TEX_SHIFT               2
 121 #define ARM_V7S_TEX_MASK                0x7
 122 #define ARM_V7S_ATTR_TEX(val)           (((val) & ARM_V7S_TEX_MASK) << ARM_V7S_TEX_SHIFT)
 123
 124 #define ARM_V7S_ATTR_MTK_4GB            BIT(9) /* MTK extend it for 4GB mode */
 125
 126 /* *well, except for TEX on level 2 large pages, of course :( */
 127 #define ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_SHIFT     6
 128 #define ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_MASK      (ARM_V7S_TEX_MASK << ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_SHIFT)
 129
 130 /* Simplified access permissions */
 131 #define ARM_V7S_PTE_AF                  ARM_V7S_ATTR_AP0
 132 #define ARM_V7S_PTE_AP_UNPRIV           ARM_V7S_ATTR_AP1
 133 #define ARM_V7S_PTE_AP_RDONLY           ARM_V7S_ATTR_AP2
 134
 135 /* Register bits */
 136 #define ARM_V7S_RGN_NC                  0
 137 #define ARM_V7S_RGN_WBWA                1
 138 #define ARM_V7S_RGN_WT                  2
 139 #define ARM_V7S_RGN_WB                  3
 140
 141 #define ARM_V7S_PRRR_TYPE_DEVICE        1
 142 #define ARM_V7S_PRRR_TYPE_NORMAL        2
 143 #define ARM_V7S_PRRR_TR(n, type)        (((type) & 0x3) << ((n) * 2))
 144 #define ARM_V7S_PRRR_DS0                BIT(16)
 145 #define ARM_V7S_PRRR_DS1                BIT(17)
 146 #define ARM_V7S_PRRR_NS0                BIT(18)
 147 #define ARM_V7S_PRRR_NS1                BIT(19)
 148 #define ARM_V7S_PRRR_NOS(n)             BIT((n) + 24)
 149
 150 #define ARM_V7S_NMRR_IR(n, attr)        (((attr) & 0x3) << ((n) * 2))
 151 #define ARM_V7S_NMRR_OR(n, attr)        (((attr) & 0x3) << ((n) * 2 + 16))
 152
 153 #define ARM_V7S_TTBR_S                  BIT(1)
 154 #define ARM_V7S_TTBR_NOS                BIT(5)
 155 #define ARM_V7S_TTBR_ORGN_ATTR(attr)    (((attr) & 0x3) << 3)
 156 #define ARM_V7S_TTBR_IRGN_ATTR(attr)                                    \
 157         ((((attr) & 0x1) << 6) | (((attr) & 0x2) >> 1))
 158
 159 #define ARM_V7S_TCR_PD1                 BIT(5)
 160
 161 typedef u32 arm_v7s_iopte;
 162
 163 static bool selftest_running;
 164
 165 struct arm_v7s_io_pgtable {
 166         struct io_pgtable       iop;
 167
 168         arm_v7s_iopte           *pgd;
 169         struct kmem_cache       *l2_tables;
 170 };
 171
 172 static dma_addr_t __arm_v7s_dma_addr(void *pages)
 173 {
 174         return (dma_addr_t)virt_to_phys(pages);
 175 }
 176
 177 static arm_v7s_iopte *iopte_deref(arm_v7s_iopte pte, int lvl)
 178 {
 179         if (ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, lvl))
 180                 pte &= ARM_V7S_TABLE_MASK;
 181         else
 182                 pte &= ARM_V7S_LVL_MASK(lvl);
 183         return phys_to_virt(pte);
 184 }
 185
 186 static void *__arm_v7s_alloc_table(int lvl, gfp_t gfp,
 187                                    struct arm_v7s_io_pgtable *data)
 188 {
 189         struct device *dev = data->iop.cfg.iommu_dev;
 190         dma_addr_t dma;
 191         size_t size = ARM_V7S_TABLE_SIZE(lvl);
 192         void *table = NULL;
 193
 194         if (lvl == 1)
 195                 table = (void *)__get_dma_pages(__GFP_ZERO, get_order(size));
 196         else if (lvl == 2)
 197                 table = kmem_cache_zalloc(data->l2_tables, gfp | GFP_DMA);
 198         if (table && !selftest_running) {
 199                 dma = dma_map_single(dev, table, size, DMA_TO_DEVICE);
 200                 if (dma_mapping_error(dev, dma))
 201                         goto out_free;
 202                 /*
 203                  * We depend on the IOMMU being able to work with any physical
 204                  * address directly, so if the DMA layer suggests otherwise by
 205                  * translating or truncating them, that bodes very badly...
 206                  */
 207                 if (dma != virt_to_phys(table))
 208                         goto out_unmap;
 209         }
 210         kmemleak_ignore(table);
 211         return table;
 212
 213 out_unmap:
 214         dev_err(dev, "Cannot accommodate DMA translation for IOMMU page tables\n");
 215         dma_unmap_single(dev, dma, size, DMA_TO_DEVICE);
 216 out_free:
 217         if (lvl == 1)
 218                 free_pages((unsigned long)table, get_order(size));
 219         else
 220                 kmem_cache_free(data->l2_tables, table);
 221         return NULL;
 222 }
 223
 224 static void __arm_v7s_free_table(void *table, int lvl,
 225                                  struct arm_v7s_io_pgtable *data)
 226 {
 227         struct device *dev = data->iop.cfg.iommu_dev;
 228         size_t size = ARM_V7S_TABLE_SIZE(lvl);
 229
 230         if (!selftest_running)
 231                 dma_unmap_single(dev, __arm_v7s_dma_addr(table), size,
 232                                  DMA_TO_DEVICE);
 233         if (lvl == 1)
 234                 free_pages((unsigned long)table, get_order(size));
 235         else
 236                 kmem_cache_free(data->l2_tables, table);
 237 }
 238
 239 static void __arm_v7s_pte_sync(arm_v7s_iopte *ptep, int num_entries,
 240                                struct io_pgtable_cfg *cfg)
 241 {
 242         if (selftest_running)
 243                 return;
 244
 245         dma_sync_single_for_device(cfg->iommu_dev, __arm_v7s_dma_addr(ptep),
 246                                    num_entries * sizeof(*ptep), DMA_TO_DEVICE);
 247 }
 248 static void __arm_v7s_set_pte(arm_v7s_iopte *ptep, arm_v7s_iopte pte,
 249                               int num_entries, struct io_pgtable_cfg *cfg)
 250 {
 251         int i;
 252
 253         for (i = 0; i < num_entries; i++)
 254                 ptep[i] = pte;
 255
 256         __arm_v7s_pte_sync(ptep, num_entries, cfg);
 257 }
 258
 259 static arm_v7s_iopte arm_v7s_prot_to_pte(int prot, int lvl,
 260                                          struct io_pgtable_cfg *cfg)
 261 {
 262         bool ap = !(cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_NO_PERMS);
 263         arm_v7s_iopte pte = ARM_V7S_ATTR_NG | ARM_V7S_ATTR_S;
 264
 265         if (!(prot & IOMMU_MMIO))
 266                 pte |= ARM_V7S_ATTR_TEX(1);
 267         if (ap) {
 268                 pte |= ARM_V7S_PTE_AF | ARM_V7S_PTE_AP_UNPRIV;
 269                 if (!(prot & IOMMU_WRITE))
 270                         pte |= ARM_V7S_PTE_AP_RDONLY;
 271         }
 272         pte <<= ARM_V7S_ATTR_SHIFT(lvl);
 273
 274         if ((prot & IOMMU_NOEXEC) && ap)
 275                 pte |= ARM_V7S_ATTR_XN(lvl);
 276         if (prot & IOMMU_MMIO)
 277                 pte |= ARM_V7S_ATTR_B;
 278         else if (prot & IOMMU_CACHE)
 279                 pte |= ARM_V7S_ATTR_B | ARM_V7S_ATTR_C;
 280
 281         return pte;
 282 }
 283
 284 static int arm_v7s_pte_to_prot(arm_v7s_iopte pte, int lvl)
 285 {
 286         int prot = IOMMU_READ;
 287         arm_v7s_iopte attr = pte >> ARM_V7S_ATTR_SHIFT(lvl);
 288
 289         if (!(attr & ARM_V7S_PTE_AP_RDONLY))
 290                 prot |= IOMMU_WRITE;
 291         if ((attr & (ARM_V7S_TEX_MASK << ARM_V7S_TEX_SHIFT)) == 0)
 292                 prot |= IOMMU_MMIO;
 293         else if (pte & ARM_V7S_ATTR_C)
 294                 prot |= IOMMU_CACHE;
 295         if (pte & ARM_V7S_ATTR_XN(lvl))
 296                 prot |= IOMMU_NOEXEC;
 297
 298         return prot;
 299 }
 300
 301 static arm_v7s_iopte arm_v7s_pte_to_cont(arm_v7s_iopte pte, int lvl)
 302 {
 303         if (lvl == 1) {
 304                 pte |= ARM_V7S_CONT_SECTION;
 305         } else if (lvl == 2) {
 306                 arm_v7s_iopte xn = pte & ARM_V7S_ATTR_XN(lvl);
 307                 arm_v7s_iopte tex = pte & ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_MASK;
 308
 309                 pte ^= xn | tex | ARM_V7S_PTE_TYPE_PAGE;
 310                 pte |= (xn << ARM_V7S_CONT_PAGE_XN_SHIFT) |
 311                        (tex << ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_SHIFT) |
 312                        ARM_V7S_PTE_TYPE_CONT_PAGE;
 313         }
 314         return pte;
 315 }
 316
 317 static arm_v7s_iopte arm_v7s_cont_to_pte(arm_v7s_iopte pte, int lvl)
 318 {
 319         if (lvl == 1) {
 320                 pte &= ~ARM_V7S_CONT_SECTION;
 321         } else if (lvl == 2) {
 322                 arm_v7s_iopte xn = pte & BIT(ARM_V7S_CONT_PAGE_XN_SHIFT);
 323                 arm_v7s_iopte tex = pte & (ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_MASK <<
 324                                            ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_SHIFT);
 325
 326                 pte ^= xn | tex | ARM_V7S_PTE_TYPE_CONT_PAGE;
 327                 pte |= (xn >> ARM_V7S_CONT_PAGE_XN_SHIFT) |
 328                        (tex >> ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_SHIFT) |
 329                        ARM_V7S_PTE_TYPE_PAGE;
 330         }
 331         return pte;
 332 }
 333
 334 static bool arm_v7s_pte_is_cont(arm_v7s_iopte pte, int lvl)
 335 {
 336         if (lvl == 1 && !ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, lvl))
 337                 return pte & ARM_V7S_CONT_SECTION;
 338         else if (lvl == 2)
 339                 return !(pte & ARM_V7S_PTE_TYPE_PAGE);
 340         return false;
 341 }
 342
 343 static int __arm_v7s_unmap(struct arm_v7s_io_pgtable *, unsigned long,
 344                            size_t, int, arm_v7s_iopte *);
 345
 346 static int arm_v7s_init_pte(struct arm_v7s_io_pgtable *data,
 347                             unsigned long iova, phys_addr_t paddr, int prot,
 348                             int lvl, int num_entries, arm_v7s_iopte *ptep)
 349 {
 350         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 351         arm_v7s_iopte pte = arm_v7s_prot_to_pte(prot, lvl, cfg);
 352         int i;
 353
 354         for (i = 0; i < num_entries; i++)
 355                 if (ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(ptep[i], lvl)) {
 356                         /*
 357                          * We need to unmap and free the old table before
 358                          * overwriting it with a block entry.
 359                          */
 360                         arm_v7s_iopte *tblp;
 361                         size_t sz = ARM_V7S_BLOCK_SIZE(lvl);
 362
 363                         tblp = ptep - ARM_V7S_LVL_IDX(iova, lvl);
 364                         if (WARN_ON(__arm_v7s_unmap(data, iova + i * sz,
 365                                                     sz, lvl, tblp) != sz))
 366                                 return -EINVAL;
 367                 } else if (ptep[i]) {
 368                         /* We require an unmap first */
 369                         WARN_ON(!selftest_running);
 370                         return -EEXIST;
 371                 }
 372
 373         pte |= ARM_V7S_PTE_TYPE_PAGE;
 374         if (lvl == 1 && (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS))
 375                 pte |= ARM_V7S_ATTR_NS_SECTION;
 376
 377         if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_4GB)
 378                 pte |= ARM_V7S_ATTR_MTK_4GB;
 379
 380         if (num_entries > 1)
 381                 pte = arm_v7s_pte_to_cont(pte, lvl);
 382
 383         pte |= paddr & ARM_V7S_LVL_MASK(lvl);
 384
 385         __arm_v7s_set_pte(ptep, pte, num_entries, cfg);
 386         return 0;
 387 }
 388
 389 static int __arm_v7s_map(struct arm_v7s_io_pgtable *data, unsigned long iova,
 390                          phys_addr_t paddr, size_t size, int prot,
 391                          int lvl, arm_v7s_iopte *ptep)
 392 {
 393         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 394         arm_v7s_iopte pte, *cptep;
 395         int num_entries = size >> ARM_V7S_LVL_SHIFT(lvl);
 396
 397         /* Find our entry at the current level */
 398         ptep += ARM_V7S_LVL_IDX(iova, lvl);
 399
 400         /* If we can install a leaf entry at this level, then do so */
 401         if (num_entries)
 402                 return arm_v7s_init_pte(data, iova, paddr, prot,
 403                                         lvl, num_entries, ptep);
 404
 405         /* We can't allocate tables at the final level */
 406         if (WARN_ON(lvl == 2))
 407                 return -EINVAL;
 408
 409         /* Grab a pointer to the next level */
 410         pte = *ptep;
 411         if (!pte) {
 412                 cptep = __arm_v7s_alloc_table(lvl + 1, GFP_ATOMIC, data);
 413                 if (!cptep)
 414                         return -ENOMEM;
 415
 416                 pte = virt_to_phys(cptep) | ARM_V7S_PTE_TYPE_TABLE;
 417                 if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS)
 418                         pte |= ARM_V7S_ATTR_NS_TABLE;
 419
 420                 __arm_v7s_set_pte(ptep, pte, 1, cfg);
 421         } else {
 422                 cptep = iopte_deref(pte, lvl);
 423         }
 424
 425         /* Rinse, repeat */
 426         return __arm_v7s_map(data, iova, paddr, size, prot, lvl + 1, cptep);
 427 }
 428
 429 static int arm_v7s_map(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
 430                         phys_addr_t paddr, size_t size, int prot)
 431 {
 432         struct arm_v7s_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 433         struct io_pgtable *iop = &data->iop;
 434         int ret;
 435
 436         /* If no access, then nothing to do */
 437         if (!(prot & (IOMMU_READ | IOMMU_WRITE)))
 438                 return 0;
 439
 440         ret = __arm_v7s_map(data, iova, paddr, size, prot, 1, data->pgd);
 441         /*
 442          * Synchronise all PTE updates for the new mapping before there's
 443          * a chance for anything to kick off a table walk for the new iova.
 444          */
 445         if (iop->cfg.quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_TLBI_ON_MAP) {
 446                 io_pgtable_tlb_add_flush(iop, iova, size,
 447                                          ARM_V7S_BLOCK_SIZE(2), false);
 448                 io_pgtable_tlb_sync(iop);
 449         } else {
 450                 wmb();
 451         }
 452
 453         return ret;
 454 }
 455
 456 static void arm_v7s_free_pgtable(struct io_pgtable *iop)
 457 {
 458         struct arm_v7s_io_pgtable *data = io_pgtable_to_data(iop);
 459         int i;
 460
 461         for (i = 0; i < ARM_V7S_PTES_PER_LVL(1); i++) {
 462                 arm_v7s_iopte pte = data->pgd[i];
 463
 464                 if (ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, 1))
 465                         __arm_v7s_free_table(iopte_deref(pte, 1), 2, data);
 466         }
 467         __arm_v7s_free_table(data->pgd, 1, data);
 468         kmem_cache_destroy(data->l2_tables);
 469         kfree(data);
 470 }
 471
 472 static void arm_v7s_split_cont(struct arm_v7s_io_pgtable *data,
 473                                unsigned long iova, int idx, int lvl,
 474                                arm_v7s_iopte *ptep)
 475 {
 476         struct io_pgtable *iop = &data->iop;
 477         arm_v7s_iopte pte;
 478         size_t size = ARM_V7S_BLOCK_SIZE(lvl);
 479         int i;
 480
 481         ptep -= idx & (ARM_V7S_CONT_PAGES - 1);
 482         pte = arm_v7s_cont_to_pte(*ptep, lvl);
 483         for (i = 0; i < ARM_V7S_CONT_PAGES; i++) {
 484                 ptep[i] = pte;
 485                 pte += size;
 486         }
 487
 488         __arm_v7s_pte_sync(ptep, ARM_V7S_CONT_PAGES, &iop->cfg);
 489
 490         size *= ARM_V7S_CONT_PAGES;
 491         io_pgtable_tlb_add_flush(iop, iova, size, size, true);
 492         io_pgtable_tlb_sync(iop);
 493 }
 494
 495 static int arm_v7s_split_blk_unmap(struct arm_v7s_io_pgtable *data,
 496                                    unsigned long iova, size_t size,
 497                                    arm_v7s_iopte *ptep)
 498 {
 499         unsigned long blk_start, blk_end, blk_size;
 500         phys_addr_t blk_paddr;
 501         arm_v7s_iopte table = 0;
 502         int prot = arm_v7s_pte_to_prot(*ptep, 1);
 503
 504         blk_size = ARM_V7S_BLOCK_SIZE(1);
 505         blk_start = iova & ARM_V7S_LVL_MASK(1);
 506         blk_end = blk_start + ARM_V7S_BLOCK_SIZE(1);
 507         blk_paddr = *ptep & ARM_V7S_LVL_MASK(1);
 508
 509         for (; blk_start < blk_end; blk_start += size, blk_paddr += size) {
 510                 arm_v7s_iopte *tablep;
 511
 512                 /* Unmap! */
 513                 if (blk_start == iova)
 514                         continue;
 515
 516                 /* __arm_v7s_map expects a pointer to the start of the table */
 517                 tablep = &table - ARM_V7S_LVL_IDX(blk_start, 1);
 518                 if (__arm_v7s_map(data, blk_start, blk_paddr, size, prot, 1,
 519                                   tablep) < 0) {
 520                         if (table) {
 521                                 /* Free the table we allocated */
 522                                 tablep = iopte_deref(table, 1);
 523                                 __arm_v7s_free_table(tablep, 2, data);
 524                         }
 525                         return 0; /* Bytes unmapped */
 526                 }
 527         }
 528
 529         __arm_v7s_set_pte(ptep, table, 1, &data->iop.cfg);
 530         iova &= ~(blk_size - 1);
 531         io_pgtable_tlb_add_flush(&data->iop, iova, blk_size, blk_size, true);
 532         return size;
 533 }
 534
 535 static int __arm_v7s_unmap(struct arm_v7s_io_pgtable *data,
 536                             unsigned long iova, size_t size, int lvl,
 537                             arm_v7s_iopte *ptep)
 538 {
 539         arm_v7s_iopte pte[ARM_V7S_CONT_PAGES];
 540         struct io_pgtable *iop = &data->iop;
 541         int idx, i = 0, num_entries = size >> ARM_V7S_LVL_SHIFT(lvl);
 542
 543         /* Something went horribly wrong and we ran out of page table */
 544         if (WARN_ON(lvl > 2))
 545                 return 0;
 546
 547         idx = ARM_V7S_LVL_IDX(iova, lvl);
 548         ptep += idx;
 549         do {
 550                 if (WARN_ON(!ARM_V7S_PTE_IS_VALID(ptep[i])))
 551                         return 0;
 552                 pte[i] = ptep[i];
 553         } while (++i < num_entries);
 554
 555         /*
 556          * If we've hit a contiguous 'large page' entry at this level, it
 557          * needs splitting first, unless we're unmapping the whole lot.
 558          */
 559         if (num_entries <= 1 && arm_v7s_pte_is_cont(pte[0], lvl))
 560                 arm_v7s_split_cont(data, iova, idx, lvl, ptep);
 561
 562         /* If the size matches this level, we're in the right place */
 563         if (num_entries) {
 564                 size_t blk_size = ARM_V7S_BLOCK_SIZE(lvl);
 565
 566                 __arm_v7s_set_pte(ptep, 0, num_entries, &iop->cfg);
 567
 568                 for (i = 0; i < num_entries; i++) {
 569                         if (ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte[i], lvl)) {
 570                                 /* Also flush any partial walks */
 571                                 io_pgtable_tlb_add_flush(iop, iova, blk_size,
 572                                         ARM_V7S_BLOCK_SIZE(lvl + 1), false);
 573                                 io_pgtable_tlb_sync(iop);
 574                                 ptep = iopte_deref(pte[i], lvl);
 575                                 __arm_v7s_free_table(ptep, lvl + 1, data);
 576                         } else {
 577                                 io_pgtable_tlb_add_flush(iop, iova, blk_size,
 578                                                          blk_size, true);
 579                         }
 580                         iova += blk_size;
 581                 }
 582                 return size;
 583         } else if (lvl == 1 && !ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte[0], lvl)) {
 584                 /*
 585                  * Insert a table at the next level to map the old region,
 586                  * minus the part we want to unmap
 587                  */
 588                 return arm_v7s_split_blk_unmap(data, iova, size, ptep);
 589         }
 590
 591         /* Keep on walkin' */
 592         ptep = iopte_deref(pte[0], lvl);
 593         return __arm_v7s_unmap(data, iova, size, lvl + 1, ptep);
 594 }
 595
 596 static int arm_v7s_unmap(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
 597                          size_t size)
 598 {
 599         struct arm_v7s_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 600         size_t unmapped;
 601
 602         unmapped = __arm_v7s_unmap(data, iova, size, 1, data->pgd);
 603         if (unmapped)
 604                 io_pgtable_tlb_sync(&data->iop);
 605
 606         return unmapped;
 607 }
 608
 609 static phys_addr_t arm_v7s_iova_to_phys(struct io_pgtable_ops *ops,
 610                                         unsigned long iova)
 611 {
 612         struct arm_v7s_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 613         arm_v7s_iopte *ptep = data->pgd, pte;
 614         int lvl = 0;
 615         u32 mask;
 616
 617         do {
 618                 pte = ptep[ARM_V7S_LVL_IDX(iova, ++lvl)];
 619                 ptep = iopte_deref(pte, lvl);
 620         } while (ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, lvl));
 621
 622         if (!ARM_V7S_PTE_IS_VALID(pte))
 623                 return 0;
 624
 625         mask = ARM_V7S_LVL_MASK(lvl);
 626         if (arm_v7s_pte_is_cont(pte, lvl))
 627                 mask *= ARM_V7S_CONT_PAGES;
 628         return (pte & mask) | (iova & ~mask);
 629 }
 630
 631 static struct io_pgtable *arm_v7s_alloc_pgtable(struct io_pgtable_cfg *cfg,
 632                                                 void *cookie)
 633 {
 634         struct arm_v7s_io_pgtable *data;
 635
 636 #ifdef PHYS_OFFSET
 637         if (upper_32_bits(PHYS_OFFSET))
 638                 return NULL;
 639 #endif
 640         if (cfg->ias > ARM_V7S_ADDR_BITS || cfg->oas > ARM_V7S_ADDR_BITS)
 641                 return NULL;
 642
 643         if (cfg->quirks & ~(IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS |
 644                             IO_PGTABLE_QUIRK_NO_PERMS |
 645                             IO_PGTABLE_QUIRK_TLBI_ON_MAP |
 646                             IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_4GB))
 647                 return NULL;
 648
 649         /* If ARM_MTK_4GB is enabled, the NO_PERMS is also expected. */
 650         if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_4GB &&
 651             !(cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_NO_PERMS))
 652                         return NULL;
 653
 654         data = kmalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL);
 655         if (!data)
 656                 return NULL;
 657
 658         data->l2_tables = kmem_cache_create("io-pgtable_armv7s_l2",
 659                                             ARM_V7S_TABLE_SIZE(2),
 660                                             ARM_V7S_TABLE_SIZE(2),
 661                                             SLAB_CACHE_DMA, NULL);
 662         if (!data->l2_tables)
 663                 goto out_free_data;
 664
 665         data->iop.ops = (struct io_pgtable_ops) {
 666                 .map            = arm_v7s_map,
 667                 .unmap          = arm_v7s_unmap,
 668                 .iova_to_phys   = arm_v7s_iova_to_phys,
 669         };
 670
 671         /* We have to do this early for __arm_v7s_alloc_table to work... */
 672         data->iop.cfg = *cfg;
 673
 674         /*
 675          * Unless the IOMMU driver indicates supersection support by
 676          * having SZ_16M set in the initial bitmap, they won't be used.
 677          */
 678         cfg->pgsize_bitmap &= SZ_4K | SZ_64K | SZ_1M | SZ_16M;
 679
 680         /* TCR: T0SZ=0, disable TTBR1 */
 681         cfg->arm_v7s_cfg.tcr = ARM_V7S_TCR_PD1;
 682
 683         /*
 684          * TEX remap: the indices used map to the closest equivalent types
 685          * under the non-TEX-remap interpretation of those attribute bits,
 686          * excepting various implementation-defined aspects of shareability.
 687          */
 688         cfg->arm_v7s_cfg.prrr = ARM_V7S_PRRR_TR(1, ARM_V7S_PRRR_TYPE_DEVICE) |
 689                                 ARM_V7S_PRRR_TR(4, ARM_V7S_PRRR_TYPE_NORMAL) |
 690                                 ARM_V7S_PRRR_TR(7, ARM_V7S_PRRR_TYPE_NORMAL) |
 691                                 ARM_V7S_PRRR_DS0 | ARM_V7S_PRRR_DS1 |
 692                                 ARM_V7S_PRRR_NS1 | ARM_V7S_PRRR_NOS(7);
 693         cfg->arm_v7s_cfg.nmrr = ARM_V7S_NMRR_IR(7, ARM_V7S_RGN_WBWA) |
 694                                 ARM_V7S_NMRR_OR(7, ARM_V7S_RGN_WBWA);
 695
 696         /* Looking good; allocate a pgd */
 697         data->pgd = __arm_v7s_alloc_table(1, GFP_KERNEL, data);
 698         if (!data->pgd)
 699                 goto out_free_data;
 700
 701         /* Ensure the empty pgd is visible before any actual TTBR write */
 702         wmb();
 703
 704         /* TTBRs */
 705         cfg->arm_v7s_cfg.ttbr[0] = virt_to_phys(data->pgd) |
 706                                    ARM_V7S_TTBR_S | ARM_V7S_TTBR_NOS |
 707                                    ARM_V7S_TTBR_IRGN_ATTR(ARM_V7S_RGN_WBWA) |
 708                                    ARM_V7S_TTBR_ORGN_ATTR(ARM_V7S_RGN_WBWA);
 709         cfg->arm_v7s_cfg.ttbr[1] = 0;
 710         return &data->iop;
 711
 712 out_free_data:
 713         kmem_cache_destroy(data->l2_tables);
 714         kfree(data);
 715         return NULL;
 716 }
 717
 718 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_v7s_init_fns = {
 719         .alloc  = arm_v7s_alloc_pgtable,
 720         .free   = arm_v7s_free_pgtable,
 721 };
 722
 723 #ifdef CONFIG_IOMMU_IO_PGTABLE_ARMV7S_SELFTEST
 724
 725 static struct io_pgtable_cfg *cfg_cookie;
 726
 727 static void dummy_tlb_flush_all(void *cookie)
 728 {
 729         WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
 730 }
 731
 732 static void dummy_tlb_add_flush(unsigned long iova, size_t size,
 733                                 size_t granule, bool leaf, void *cookie)
 734 {
 735         WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
 736         WARN_ON(!(size & cfg_cookie->pgsize_bitmap));
 737 }
 738
 739 static void dummy_tlb_sync(void *cookie)
 740 {
 741         WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
 742 }
 743
 744 static struct iommu_gather_ops dummy_tlb_ops = {
 745         .tlb_flush_all  = dummy_tlb_flush_all,
 746         .tlb_add_flush  = dummy_tlb_add_flush,
 747         .tlb_sync       = dummy_tlb_sync,
 748 };
 749
 750 #define __FAIL(ops)     ({                              \
 751                 WARN(1, "selftest: test failed\n");     \
 752                 selftest_running = false;               \
 753                 -EFAULT;                                \
 754 })
 755
 756 static int __init arm_v7s_do_selftests(void)
 757 {
 758         struct io_pgtable_ops *ops;
 759         struct io_pgtable_cfg cfg = {
 760                 .tlb = &dummy_tlb_ops,
 761                 .oas = 32,
 762                 .ias = 32,
 763                 .quirks = IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS,
 764                 .pgsize_bitmap = SZ_4K | SZ_64K | SZ_1M | SZ_16M,
 765         };
 766         unsigned int iova, size, iova_start;
 767         unsigned int i, loopnr = 0;
 768
 769         selftest_running = true;
 770
 771         cfg_cookie = &cfg;
 772
 773         ops = alloc_io_pgtable_ops(ARM_V7S, &cfg, &cfg);
 774         if (!ops) {
 775                 pr_err("selftest: failed to allocate io pgtable ops\n");
 776                 return -EINVAL;
 777         }
 778
 779         /*
 780          * Initial sanity checks.
 781          * Empty page tables shouldn't provide any translations.
 782          */
 783         if (ops->iova_to_phys(ops, 42))
 784                 return __FAIL(ops);
 785
 786         if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_1G + 42))
 787                 return __FAIL(ops);
 788
 789         if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_2G + 42))
 790                 return __FAIL(ops);
 791
 792         /*
 793          * Distinct mappings of different granule sizes.
 794          */
 795         iova = 0;
 796         i = find_first_bit(&cfg.pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG);
 797         while (i != BITS_PER_LONG) {
 798                 size = 1UL << i;
 799                 if (ops->map(ops, iova, iova, size, IOMMU_READ |
 800                                                     IOMMU_WRITE |
 801                                                     IOMMU_NOEXEC |
 802                                                     IOMMU_CACHE))
 803                         return __FAIL(ops);
 804
 805                 /* Overlapping mappings */
 806                 if (!ops->map(ops, iova, iova + size, size,
 807                               IOMMU_READ | IOMMU_NOEXEC))
 808                         return __FAIL(ops);
 809
 810                 if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42) != (iova + 42))
 811                         return __FAIL(ops);
 812
 813                 iova += SZ_16M;
 814                 i++;
 815                 i = find_next_bit(&cfg.pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG, i);
 816                 loopnr++;
 817         }
 818
 819         /* Partial unmap */
 820         i = 1;
 821         size = 1UL << __ffs(cfg.pgsize_bitmap);
 822         while (i < loopnr) {
 823                 iova_start = i * SZ_16M;
 824                 if (ops->unmap(ops, iova_start + size, size) != size)
 825                         return __FAIL(ops);
 826
 827                 /* Remap of partial unmap */
 828                 if (ops->map(ops, iova_start + size, size, size, IOMMU_READ))
 829                         return __FAIL(ops);
 830
 831                 if (ops->iova_to_phys(ops, iova_start + size + 42)
 832                     != (size + 42))
 833                         return __FAIL(ops);
 834                 i++;
 835         }
 836
 837         /* Full unmap */
 838         iova = 0;
 839         i = find_first_bit(&cfg.pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG);
 840         while (i != BITS_PER_LONG) {
 841                 size = 1UL << i;
 842
 843                 if (ops->unmap(ops, iova, size) != size)
 844                         return __FAIL(ops);
 845
 846                 if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42))
 847                         return __FAIL(ops);
 848
 849                 /* Remap full block */
 850                 if (ops->map(ops, iova, iova, size, IOMMU_WRITE))
 851                         return __FAIL(ops);
 852
 853                 if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42) != (iova + 42))
 854                         return __FAIL(ops);
 855
 856                 iova += SZ_16M;
 857                 i++;
 858                 i = find_next_bit(&cfg.pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG, i);
 859         }
 860
 861         free_io_pgtable_ops(ops);
 862
 863         selftest_running = false;
 864
 865         pr_info("self test ok\n");
 866         return 0;
 867 }
 868 subsys_initcall(arm_v7s_do_selftests);
 869 #endif