bdc81a6bf60b364cf9a6508c96711e079aec1946
[linux-2.6.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
28 #include <asm/memory.h>
29 #include <asm/highmem.h>
30 #include <asm/cacheflush.h>
31 #include <asm/tlbflush.h>
32 #include <asm/sizes.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 static int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask);
128
129 struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
130         .alloc                  = arm_dma_alloc,
131         .free                   = arm_dma_free,
132         .mmap                   = arm_dma_mmap,
133         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
134         .map_page               = arm_dma_map_page,
135         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
136         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
137         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
138         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
139         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
140         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
141         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
142         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
143 };
144 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
145
146 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
147         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs);
148 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
149                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs);
150
151 struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
152         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
153         .free                   = arm_coherent_dma_free,
154         .mmap                   = arm_dma_mmap,
155         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
156         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
157         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
158         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
159 };
160 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
161
162 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
163 {
164         u64 mask = (u64)arm_dma_limit;
165
166         if (dev) {
167                 mask = dev->coherent_dma_mask;
168
169                 /*
170                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
171                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
172                  */
173                 if (mask == 0) {
174                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
175                         return 0;
176                 }
177
178                 if ((~mask) & (u64)arm_dma_limit) {
179                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask %#llx is smaller "
180                                  "than system GFP_DMA mask %#llx\n",
181                                  mask, (u64)arm_dma_limit);
182                         return 0;
183                 }
184         }
185
186         return mask;
187 }
188
189 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size)
190 {
191         void *ptr;
192         /*
193          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
194          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
195          */
196         ptr = page_address(page);
197         if (ptr) {
198                 memset(ptr, 0, size);
199                 dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
200                 outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
201         }
202 }
203
204 /*
205  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
206  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
207  */
208 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
209 {
210         unsigned long order = get_order(size);
211         struct page *page, *p, *e;
212
213         page = alloc_pages(gfp, order);
214         if (!page)
215                 return NULL;
216
217         /*
218          * Now split the huge page and free the excess pages
219          */
220         split_page(page, order);
221         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
222                 __free_page(p);
223
224         __dma_clear_buffer(page, size);
225
226         return page;
227 }
228
229 /*
230  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
231  */
232 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
233 {
234         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
235
236         while (page < e) {
237                 __free_page(page);
238                 page++;
239         }
240 }
241
242 #ifdef CONFIG_MMU
243 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
244 #error ARM Coherent DMA allocator does not (yet) support huge TLB
245 #endif
246
247 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
248                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page);
249
250 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
251                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
252                                  const void *caller);
253
254 static void *
255 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
256         const void *caller)
257 {
258         struct vm_struct *area;
259         unsigned long addr;
260
261         /*
262          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
263          * set VM_USERMAP flags too.
264          */
265         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
266                                   caller);
267         if (!area)
268                 return NULL;
269         addr = (unsigned long)area->addr;
270         area->phys_addr = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
271
272         if (ioremap_page_range(addr, addr + size, area->phys_addr, prot)) {
273                 vunmap((void *)addr);
274                 return NULL;
275         }
276         return (void *)addr;
277 }
278
279 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
280 {
281         unsigned int flags = VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP;
282         struct vm_struct *area = find_vm_area(cpu_addr);
283         if (!area || (area->flags & flags) != flags) {
284                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
285                 return;
286         }
287         unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
288         vunmap(cpu_addr);
289 }
290
291 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
292
293 struct dma_pool {
294         size_t size;
295         spinlock_t lock;
296         unsigned long *bitmap;
297         unsigned long nr_pages;
298         void *vaddr;
299         struct page **pages;
300 };
301
302 static struct dma_pool atomic_pool = {
303         .size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE,
304 };
305
306 static int __init early_coherent_pool(char *p)
307 {
308         atomic_pool.size = memparse(p, &p);
309         return 0;
310 }
311 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
312
313 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
314 {
315         /*
316          * Catch any attempt to set the pool size too late.
317          */
318         BUG_ON(atomic_pool.vaddr);
319
320         /*
321          * Set architecture specific coherent pool size only if
322          * it has not been changed by kernel command line parameter.
323          */
324         if (atomic_pool.size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
325                 atomic_pool.size = size;
326 }
327
328 /*
329  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
330  */
331 static int __init atomic_pool_init(void)
332 {
333         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
334         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(pgprot_kernel);
335         unsigned long nr_pages = pool->size >> PAGE_SHIFT;
336         unsigned long *bitmap;
337         struct page *page;
338         struct page **pages;
339         void *ptr;
340         int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(nr_pages) * sizeof(long);
341
342         bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
343         if (!bitmap)
344                 goto no_bitmap;
345
346         pages = kzalloc(nr_pages * sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
347         if (!pages)
348                 goto no_pages;
349
350         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
351                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, pool->size, prot, &page);
352         else
353                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, pool->size, GFP_KERNEL, prot,
354                                            &page, NULL);
355         if (ptr) {
356                 int i;
357
358                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
359                         pages[i] = page + i;
360
361                 spin_lock_init(&pool->lock);
362                 pool->vaddr = ptr;
363                 pool->pages = pages;
364                 pool->bitmap = bitmap;
365                 pool->nr_pages = nr_pages;
366                 pr_info("DMA: preallocated %u KiB pool for atomic coherent allocations\n",
367                        (unsigned)pool->size / 1024);
368                 return 0;
369         }
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 struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
507 {
508         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
509         struct page **pages = pool->pages;
510         int offs = (addr - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
511
512         return pages + offs;
513 }
514
515 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
516 {
517         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
518         void *end = start + size;
519         void *pool_start = pool->vaddr;
520         void *pool_end = pool->vaddr + pool->size;
521
522         if (start < pool_start || start > pool_end)
523                 return false;
524
525         if (end <= pool_end)
526                 return true;
527
528         WARN(1, "Wrong coherent size(%p-%p) from atomic pool(%p-%p)\n",
529              start, end - 1, pool_start, pool_end - 1);
530
531         return false;
532 }
533
534 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
535 {
536         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
537         unsigned long pageno, count;
538         unsigned long flags;
539
540         if (!__in_atomic_pool(start, size))
541                 return 0;
542
543         pageno = (start - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
544         count = size >> PAGE_SHIFT;
545
546         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
547         bitmap_clear(pool->bitmap, pageno, count);
548         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
549
550         return 1;
551 }
552
553 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
554                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page)
555 {
556         unsigned long order = get_order(size);
557         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
558         struct page *page;
559
560         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
561         if (!page)
562                 return NULL;
563
564         __dma_clear_buffer(page, size);
565         __dma_remap(page, size, prot);
566
567         *ret_page = page;
568         return page_address(page);
569 }
570
571 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
572                                    size_t size)
573 {
574         __dma_remap(page, size, pgprot_kernel);
575         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
576 }
577
578 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
579 {
580         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
581                             pgprot_writecombine(prot) :
582                             pgprot_dmacoherent(prot);
583         return prot;
584 }
585
586 #define nommu() 0
587
588 #else   /* !CONFIG_MMU */
589
590 #define nommu() 1
591
592 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)   __pgprot(0)
593 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c)      NULL
594 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
595 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret)           NULL
596 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        0
597 #define __free_from_contiguous(dev, page, size)                 do { } while (0)
598 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
599
600 #endif  /* CONFIG_MMU */
601
602 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
603                                    struct page **ret_page)
604 {
605         struct page *page;
606         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
607         if (!page)
608                 return NULL;
609
610         *ret_page = page;
611         return page_address(page);
612 }
613
614
615
616 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
617                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent, const void *caller)
618 {
619         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
620         struct page *page;
621         void *addr;
622
623 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
624         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
625         if (limit && size >= limit) {
626                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
627                         size, mask);
628                 return NULL;
629         }
630 #endif
631
632         if (!mask)
633                 return NULL;
634
635         if (mask < 0xffffffffULL)
636                 gfp |= GFP_DMA;
637
638         /*
639          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
640          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
641          * handle them.  The real problem is that this flag probably
642          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
643          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
644          */
645         gfp &= ~(__GFP_COMP);
646
647         *handle = DMA_ERROR_CODE;
648         size = PAGE_ALIGN(size);
649
650         if (is_coherent || nommu())
651                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
652         else if (gfp & GFP_ATOMIC)
653                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
654         else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
655                 addr = __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, &page, caller);
656         else
657                 addr = __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, &page);
658
659         if (addr)
660                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
661
662         return addr;
663 }
664
665 /*
666  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
667  * virtual and bus address for that space.
668  */
669 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
670                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
671 {
672         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
673         void *memory;
674
675         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
676                 return memory;
677
678         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
679                            __builtin_return_address(0));
680 }
681
682 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
683         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
684 {
685         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
686         void *memory;
687
688         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
689                 return memory;
690
691         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, true,
692                            __builtin_return_address(0));
693 }
694
695 /*
696  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
697  */
698 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
699                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
700                  struct dma_attrs *attrs)
701 {
702         int ret = -ENXIO;
703 #ifdef CONFIG_MMU
704         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
705         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
706         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
707         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
708
709         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
710
711         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
712                 return ret;
713
714         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
715                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
716                                       pfn + off,
717                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
718                                       vma->vm_page_prot);
719         }
720 #endif  /* CONFIG_MMU */
721
722         return ret;
723 }
724
725 /*
726  * Free a buffer as defined by the above mapping.
727  */
728 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
729                            dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs,
730                            bool is_coherent)
731 {
732         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
733
734         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
735                 return;
736
737         size = PAGE_ALIGN(size);
738
739         if (is_coherent || nommu()) {
740                 __dma_free_buffer(page, size);
741         } else if (__free_from_pool(cpu_addr, size)) {
742                 return;
743         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
744                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
745                 __dma_free_buffer(page, size);
746         } else {
747                 /*
748                  * Non-atomic allocations cannot be freed with IRQs disabled
749                  */
750                 WARN_ON(irqs_disabled());
751                 __free_from_contiguous(dev, page, size);
752         }
753 }
754
755 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
756                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
757 {
758         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
759 }
760
761 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
762                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
763 {
764         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
765 }
766
767 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
768                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
769                  struct dma_attrs *attrs)
770 {
771         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
772         int ret;
773
774         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
775         if (unlikely(ret))
776                 return ret;
777
778         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
779         return 0;
780 }
781
782 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
783         size_t size, enum dma_data_direction dir,
784         void (*op)(const void *, size_t, int))
785 {
786         /*
787          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
788          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
789          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
790          * optimized out.
791          */
792         size_t left = size;
793         do {
794                 size_t len = left;
795                 void *vaddr;
796
797                 if (PageHighMem(page)) {
798                         if (len + offset > PAGE_SIZE) {
799                                 if (offset >= PAGE_SIZE) {
800                                         page += offset / PAGE_SIZE;
801                                         offset %= PAGE_SIZE;
802                                 }
803                                 len = PAGE_SIZE - offset;
804                         }
805                         vaddr = kmap_high_get(page);
806                         if (vaddr) {
807                                 vaddr += offset;
808                                 op(vaddr, len, dir);
809                                 kunmap_high(page);
810                         } else if (cache_is_vipt()) {
811                                 /* unmapped pages might still be cached */
812                                 vaddr = kmap_atomic(page);
813                                 op(vaddr + offset, len, dir);
814                                 kunmap_atomic(vaddr);
815                         }
816                 } else {
817                         vaddr = page_address(page) + offset;
818                         op(vaddr, len, dir);
819                 }
820                 offset = 0;
821                 page++;
822                 left -= len;
823         } while (left);
824 }
825
826 /*
827  * Make an area consistent for devices.
828  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
829  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
830  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
831  */
832 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
833         size_t size, enum dma_data_direction dir)
834 {
835         unsigned long paddr;
836
837         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
838
839         paddr = page_to_phys(page) + off;
840         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
841                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
842         } else {
843                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
844         }
845         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
846 }
847
848 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
849         size_t size, enum dma_data_direction dir)
850 {
851         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
852
853         /* FIXME: non-speculating: not required */
854         /* don't bother invalidating if DMA to device */
855         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
856                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
857
858         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
859
860         /*
861          * Mark the D-cache clean for this page to avoid extra flushing.
862          */
863         if (dir != DMA_TO_DEVICE && off == 0 && size >= PAGE_SIZE)
864                 set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
865 }
866
867 /**
868  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
869  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
870  * @sg: list of buffers
871  * @nents: number of buffers to map
872  * @dir: DMA transfer direction
873  *
874  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
875  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
876  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
877  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
878  * sg_dma_{address,length}.
879  *
880  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
881  * here.
882  */
883 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
884                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
885 {
886         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
887         struct scatterlist *s;
888         int i, j;
889
890         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
891 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
892                 s->dma_length = s->length;
893 #endif
894                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
895                                                 s->length, dir, attrs);
896                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
897                         goto bad_mapping;
898         }
899         return nents;
900
901  bad_mapping:
902         for_each_sg(sg, s, i, j)
903                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
904         return 0;
905 }
906
907 /**
908  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
909  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
910  * @sg: list of buffers
911  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
912  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
913  *
914  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
915  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
916  */
917 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
918                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
919 {
920         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
921         struct scatterlist *s;
922
923         int i;
924
925         for_each_sg(sg, s, nents, i)
926                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
927 }
928
929 /**
930  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
931  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
932  * @sg: list of buffers
933  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
934  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
935  */
936 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
937                         int nents, enum dma_data_direction dir)
938 {
939         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
940         struct scatterlist *s;
941         int i;
942
943         for_each_sg(sg, s, nents, i)
944                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
945                                          dir);
946 }
947
948 /**
949  * arm_dma_sync_sg_for_device
950  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
951  * @sg: list of buffers
952  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
953  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
954  */
955 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
956                         int nents, enum dma_data_direction dir)
957 {
958         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
959         struct scatterlist *s;
960         int i;
961
962         for_each_sg(sg, s, nents, i)
963                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
964                                             dir);
965 }
966
967 /*
968  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
969  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
970  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
971  * to this function.
972  */
973 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
974 {
975         if (mask < (u64)arm_dma_limit)
976                 return 0;
977         return 1;
978 }
979 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
980
981 static int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask)
982 {
983         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, dma_mask))
984                 return -EIO;
985
986         *dev->dma_mask = dma_mask;
987
988         return 0;
989 }
990
991 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
992
993 static int __init dma_debug_do_init(void)
994 {
995         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
996         return 0;
997 }
998 fs_initcall(dma_debug_do_init);
999
1000 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1001
1002 /* IOMMU */
1003
1004 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1005                                       size_t size)
1006 {
1007         unsigned int order = get_order(size);
1008         unsigned int align = 0;
1009         unsigned int count, start;
1010         unsigned long flags;
1011
1012         count = ((PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT) +
1013                  (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1014
1015         if (order > mapping->order)
1016                 align = (1 << (order - mapping->order)) - 1;
1017
1018         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1019         start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmap, mapping->bits, 0,
1020                                            count, align);
1021         if (start > mapping->bits) {
1022                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1023                 return DMA_ERROR_CODE;
1024         }
1025
1026         bitmap_set(mapping->bitmap, start, count);
1027         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1028
1029         return mapping->base + (start << (mapping->order + PAGE_SHIFT));
1030 }
1031
1032 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1033                                dma_addr_t addr, size_t size)
1034 {
1035         unsigned int start = (addr - mapping->base) >>
1036                              (mapping->order + PAGE_SHIFT);
1037         unsigned int count = ((size >> PAGE_SHIFT) +
1038                               (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1039         unsigned long flags;
1040
1041         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1042         bitmap_clear(mapping->bitmap, start, count);
1043         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1044 }
1045
1046 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
1047 {
1048         struct page **pages;
1049         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1050         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1051         int i = 0;
1052
1053         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1054                 pages = kzalloc(array_size, gfp);
1055         else
1056                 pages = vzalloc(array_size);
1057         if (!pages)
1058                 return NULL;
1059
1060         while (count) {
1061                 int j, order = __fls(count);
1062
1063                 pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, order);
1064                 while (!pages[i] && order)
1065                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, --order);
1066                 if (!pages[i])
1067                         goto error;
1068
1069                 if (order) {
1070                         split_page(pages[i], order);
1071                         j = 1 << order;
1072                         while (--j)
1073                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1074                 }
1075
1076                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
1077                 i += 1 << order;
1078                 count -= 1 << order;
1079         }
1080
1081         return pages;
1082 error:
1083         while (i--)
1084                 if (pages[i])
1085                         __free_pages(pages[i], 0);
1086         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1087                 kfree(pages);
1088         else
1089                 vfree(pages);
1090         return NULL;
1091 }
1092
1093 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1094 {
1095         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1096         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1097         int i;
1098         for (i = 0; i < count; i++)
1099                 if (pages[i])
1100                         __free_pages(pages[i], 0);
1101         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1102                 kfree(pages);
1103         else
1104                 vfree(pages);
1105         return 0;
1106 }
1107
1108 /*
1109  * Create a CPU mapping for a specified pages
1110  */
1111 static void *
1112 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1113                     const void *caller)
1114 {
1115         unsigned int i, nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1116         struct vm_struct *area;
1117         unsigned long p;
1118
1119         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
1120                                   caller);
1121         if (!area)
1122                 return NULL;
1123
1124         area->pages = pages;
1125         area->nr_pages = nr_pages;
1126         p = (unsigned long)area->addr;
1127
1128         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1129                 phys_addr_t phys = __pfn_to_phys(page_to_pfn(pages[i]));
1130                 if (ioremap_page_range(p, p + PAGE_SIZE, phys, prot))
1131                         goto err;
1132                 p += PAGE_SIZE;
1133         }
1134         return area->addr;
1135 err:
1136         unmap_kernel_range((unsigned long)area->addr, size);
1137         vunmap(area->addr);
1138         return NULL;
1139 }
1140
1141 /*
1142  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1143  */
1144 static dma_addr_t
1145 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1146 {
1147         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1148         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1149         dma_addr_t dma_addr, iova;
1150         int i, ret = DMA_ERROR_CODE;
1151
1152         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1153         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1154                 return dma_addr;
1155
1156         iova = dma_addr;
1157         for (i = 0; i < count; ) {
1158                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1159                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1160                 unsigned int len, j;
1161
1162                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1163                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1164                                 break;
1165
1166                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1167                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1168                 if (ret < 0)
1169                         goto fail;
1170                 iova += len;
1171                 i = j;
1172         }
1173         return dma_addr;
1174 fail:
1175         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1176         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1177         return DMA_ERROR_CODE;
1178 }
1179
1180 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1181 {
1182         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1183
1184         /*
1185          * add optional in-page offset from iova to size and align
1186          * result to page size
1187          */
1188         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1189         iova &= PAGE_MASK;
1190
1191         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1192         __free_iova(mapping, iova, size);
1193         return 0;
1194 }
1195
1196 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, struct dma_attrs *attrs)
1197 {
1198         struct vm_struct *area;
1199
1200         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1201                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1202
1203         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1204                 return cpu_addr;
1205
1206         area = find_vm_area(cpu_addr);
1207         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1208                 return area->pages;
1209         return NULL;
1210 }
1211
1212 static void *__iommu_alloc_atomic(struct device *dev, size_t size,
1213                                   dma_addr_t *handle)
1214 {
1215         struct page *page;
1216         void *addr;
1217
1218         addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1219         if (!addr)
1220                 return NULL;
1221
1222         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size);
1223         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1224                 goto err_mapping;
1225
1226         return addr;
1227
1228 err_mapping:
1229         __free_from_pool(addr, size);
1230         return NULL;
1231 }
1232
1233 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, struct page **pages,
1234                                 dma_addr_t handle, size_t size)
1235 {
1236         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1237         __free_from_pool(page_address(pages[0]), size);
1238 }
1239
1240 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1241             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1242 {
1243         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1244         struct page **pages;
1245         void *addr = NULL;
1246
1247         /* Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1248          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1249          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1250          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1251          * platform--see CONFIG_HUGETLB_PAGE. */
1252         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1253
1254         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1255         size = PAGE_ALIGN(size);
1256
1257         if (gfp & GFP_ATOMIC)
1258                 return __iommu_alloc_atomic(dev, size, handle);
1259
1260         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp);
1261         if (!pages)
1262                 return NULL;
1263
1264         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1265         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1266                 goto err_buffer;
1267
1268         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1269                 return pages;
1270
1271         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1272                                    __builtin_return_address(0));
1273         if (!addr)
1274                 goto err_mapping;
1275
1276         return addr;
1277
1278 err_mapping:
1279         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1280 err_buffer:
1281         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1282         return NULL;
1283 }
1284
1285 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1286                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1287                     struct dma_attrs *attrs)
1288 {
1289         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1290         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1291         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1292
1293         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1294
1295         if (!pages)
1296                 return -ENXIO;
1297
1298         do {
1299                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1300                 if (ret) {
1301                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1302                         return ret;
1303                 }
1304                 uaddr += PAGE_SIZE;
1305                 usize -= PAGE_SIZE;
1306         } while (usize > 0);
1307
1308         return 0;
1309 }
1310
1311 /*
1312  * free a page as defined by the above mapping.
1313  * Must not be called with IRQs disabled.
1314  */
1315 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1316                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1317 {
1318         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1319         size = PAGE_ALIGN(size);
1320
1321         if (!pages) {
1322                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1323                 return;
1324         }
1325
1326         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1327                 __iommu_free_atomic(dev, pages, handle, size);
1328                 return;
1329         }
1330
1331         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1332                 unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
1333                 vunmap(cpu_addr);
1334         }
1335
1336         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1337         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1338 }
1339
1340 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1341                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1342                                  size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1343 {
1344         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1345         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1346
1347         if (!pages)
1348                 return -ENXIO;
1349
1350         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1351                                          GFP_KERNEL);
1352 }
1353
1354 /*
1355  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1356  */
1357 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1358                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1359                           enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1360                           bool is_coherent)
1361 {
1362         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1363         dma_addr_t iova, iova_base;
1364         int ret = 0;
1365         unsigned int count;
1366         struct scatterlist *s;
1367
1368         size = PAGE_ALIGN(size);
1369         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1370
1371         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1372         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1373                 return -ENOMEM;
1374
1375         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1376                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1377                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1378
1379                 if (!is_coherent &&
1380                         !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1381                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1382
1383                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1384                 if (ret < 0)
1385                         goto fail;
1386                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1387                 iova += len;
1388         }
1389         *handle = iova_base;
1390
1391         return 0;
1392 fail:
1393         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1394         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1395         return ret;
1396 }
1397
1398 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1399                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1400                      bool is_coherent)
1401 {
1402         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1403         int i, count = 0;
1404         unsigned int offset = s->offset;
1405         unsigned int size = s->offset + s->length;
1406         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1407
1408         for (i = 1; i < nents; i++) {
1409                 s = sg_next(s);
1410
1411                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1412                 s->dma_length = 0;
1413
1414                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1415                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1416                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1417                                 goto bad_mapping;
1418
1419                         dma->dma_address += offset;
1420                         dma->dma_length = size - offset;
1421
1422                         size = offset = s->offset;
1423                         start = s;
1424                         dma = sg_next(dma);
1425                         count += 1;
1426                 }
1427                 size += s->length;
1428         }
1429         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1430                 is_coherent) < 0)
1431                 goto bad_mapping;
1432
1433         dma->dma_address += offset;
1434         dma->dma_length = size - offset;
1435
1436         return count+1;
1437
1438 bad_mapping:
1439         for_each_sg(sg, s, count, i)
1440                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1441         return 0;
1442 }
1443
1444 /**
1445  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1446  * @dev: valid struct device pointer
1447  * @sg: list of buffers
1448  * @nents: number of buffers to map
1449  * @dir: DMA transfer direction
1450  *
1451  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1452  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1453  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1454  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1455  */
1456 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1457                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1458 {
1459         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1460 }
1461
1462 /**
1463  * arm_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 buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1470  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1471  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1472  * sg_dma_{address,length}.
1473  */
1474 int arm_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, false);
1478 }
1479
1480 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1481                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1482                 bool is_coherent)
1483 {
1484         struct scatterlist *s;
1485         int i;
1486
1487         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1488                 if (sg_dma_len(s))
1489                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1490                                                sg_dma_len(s));
1491                 if (!is_coherent &&
1492                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1493                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1494                                               s->length, dir);
1495         }
1496 }
1497
1498 /**
1499  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1500  * @dev: valid struct device pointer
1501  * @sg: list of buffers
1502  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1503  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1504  *
1505  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1506  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1507  */
1508 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1509                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1510 {
1511         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1512 }
1513
1514 /**
1515  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1516  * @dev: valid struct device pointer
1517  * @sg: list of buffers
1518  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1519  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1520  *
1521  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1522  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1523  */
1524 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1525                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1526 {
1527         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1528 }
1529
1530 /**
1531  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1532  * @dev: valid struct device pointer
1533  * @sg: list of buffers
1534  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1535  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1536  */
1537 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1538                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1539 {
1540         struct scatterlist *s;
1541         int i;
1542
1543         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1544                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1545
1546 }
1547
1548 /**
1549  * arm_iommu_sync_sg_for_device
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_device(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_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1563 }
1564
1565
1566 /**
1567  * arm_coherent_iommu_map_page
1568  * @dev: valid struct device pointer
1569  * @page: page that buffer resides in
1570  * @offset: offset into page for start of buffer
1571  * @size: size of buffer to map
1572  * @dir: DMA transfer direction
1573  *
1574  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1575  */
1576 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1577              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1578              struct dma_attrs *attrs)
1579 {
1580         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1581         dma_addr_t dma_addr;
1582         int ret, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1583
1584         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1585         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1586                 return dma_addr;
1587
1588         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, 0);
1589         if (ret < 0)
1590                 goto fail;
1591
1592         return dma_addr + offset;
1593 fail:
1594         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1595         return DMA_ERROR_CODE;
1596 }
1597
1598 /**
1599  * arm_iommu_map_page
1600  * @dev: valid struct device pointer
1601  * @page: page that buffer resides in
1602  * @offset: offset into page for start of buffer
1603  * @size: size of buffer to map
1604  * @dir: DMA transfer direction
1605  *
1606  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1607  */
1608 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1609              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1610              struct dma_attrs *attrs)
1611 {
1612         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1613                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1614
1615         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1616 }
1617
1618 /**
1619  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1620  * @dev: valid struct device pointer
1621  * @handle: DMA address of buffer
1622  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1623  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1624  *
1625  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1626  */
1627 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1628                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1629                 struct dma_attrs *attrs)
1630 {
1631         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1632         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1633         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1634         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1635
1636         if (!iova)
1637                 return;
1638
1639         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1640         __free_iova(mapping, iova, len);
1641 }
1642
1643 /**
1644  * arm_iommu_unmap_page
1645  * @dev: valid struct device pointer
1646  * @handle: DMA address of buffer
1647  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1648  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1649  *
1650  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1651  */
1652 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1653                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1654                 struct dma_attrs *attrs)
1655 {
1656         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1657         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1658         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1659         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1660         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1661
1662         if (!iova)
1663                 return;
1664
1665         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1666                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1667
1668         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1669         __free_iova(mapping, iova, len);
1670 }
1671
1672 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1673                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1674 {
1675         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1676         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1677         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1678         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1679
1680         if (!iova)
1681                 return;
1682
1683         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1684 }
1685
1686 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1687                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1688 {
1689         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1690         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1691         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1692         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1693
1694         if (!iova)
1695                 return;
1696
1697         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1698 }
1699
1700 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1701         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1702         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1703         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1704         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1705
1706         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1707         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1708         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1709         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1710
1711         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1712         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1713         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1714         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1715 };
1716
1717 struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
1718         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1719         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1720         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1721         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1722
1723         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
1724         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
1725
1726         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
1727         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
1728 };
1729
1730 /**
1731  * arm_iommu_create_mapping
1732  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1733  * @base: start address of the valid IO address space
1734  * @size: size of the valid IO address space
1735  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1736  *
1737  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1738  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1739  * mapping with IOMMU aware functions.
1740  *
1741  * The client device need to be attached to the mapping with
1742  * arm_iommu_attach_device function.
1743  */
1744 struct dma_iommu_mapping *
1745 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1746                          int order)
1747 {
1748         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1749         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1750         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1751         int err = -ENOMEM;
1752
1753         if (!count)
1754                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1755
1756         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1757         if (!mapping)
1758                 goto err;
1759
1760         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1761         if (!mapping->bitmap)
1762                 goto err2;
1763
1764         mapping->base = base;
1765         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1766         mapping->order = order;
1767         spin_lock_init(&mapping->lock);
1768
1769         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1770         if (!mapping->domain)
1771                 goto err3;
1772
1773         kref_init(&mapping->kref);
1774         return mapping;
1775 err3:
1776         kfree(mapping->bitmap);
1777 err2:
1778         kfree(mapping);
1779 err:
1780         return ERR_PTR(err);
1781 }
1782
1783 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1784 {
1785         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1786                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1787
1788         iommu_domain_free(mapping->domain);
1789         kfree(mapping->bitmap);
1790         kfree(mapping);
1791 }
1792
1793 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1794 {
1795         if (mapping)
1796                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1797 }
1798
1799 /**
1800  * arm_iommu_attach_device
1801  * @dev: valid struct device pointer
1802  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1803  *      arm_iommu_create_mapping)
1804  *
1805  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1806  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1807  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1808  * the same io address space mapping.
1809  */
1810 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1811                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1812 {
1813         int err;
1814
1815         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1816         if (err)
1817                 return err;
1818
1819         kref_get(&mapping->kref);
1820         dev->archdata.mapping = mapping;
1821         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1822
1823         pr_info("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1824         return 0;
1825 }
1826
1827 #endif