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