powerpc/numa: Use form 1 affinity to setup node distance
[linux-2.6.git] / arch / powerpc / mm / dma-noncoherent.c
1 /*
2  *  PowerPC version derived from arch/arm/mm/consistent.c
3  *    Copyright (C) 2001 Dan Malek (dmalek@jlc.net)
4  *
5  *  Copyright (C) 2000 Russell King
6  *
7  * Consistent memory allocators.  Used for DMA devices that want to
8  * share uncached memory with the processor core.  The function return
9  * is the virtual address and 'dma_handle' is the physical address.
10  * Mostly stolen from the ARM port, with some changes for PowerPC.
11  *                                              -- Dan
12  *
13  * Reorganized to get rid of the arch-specific consistent_* functions
14  * and provide non-coherent implementations for the DMA API. -Matt
15  *
16  * Added in_interrupt() safe dma_alloc_coherent()/dma_free_coherent()
17  * implementation. This is pulled straight from ARM and barely
18  * modified. -Matt
19  *
20  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
21  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
22  * published by the Free Software Foundation.
23  */
24
25 #include <linux/sched.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <linux/kernel.h>
28 #include <linux/errno.h>
29 #include <linux/string.h>
30 #include <linux/types.h>
31 #include <linux/highmem.h>
32 #include <linux/dma-mapping.h>
33
34 #include <asm/tlbflush.h>
35
36 #include "mmu_decl.h"
37
38 /*
39  * This address range defaults to a value that is safe for all
40  * platforms which currently set CONFIG_NOT_COHERENT_CACHE. It
41  * can be further configured for specific applications under
42  * the "Advanced Setup" menu. -Matt
43  */
44 #define CONSISTENT_BASE         (IOREMAP_TOP)
45 #define CONSISTENT_END          (CONSISTENT_BASE + CONFIG_CONSISTENT_SIZE)
46 #define CONSISTENT_OFFSET(x)    (((unsigned long)(x) - CONSISTENT_BASE) >> PAGE_SHIFT)
47
48 /*
49  * This is the page table (2MB) covering uncached, DMA consistent allocations
50  */
51 static DEFINE_SPINLOCK(consistent_lock);
52
53 /*
54  * VM region handling support.
55  *
56  * This should become something generic, handling VM region allocations for
57  * vmalloc and similar (ioremap, module space, etc).
58  *
59  * I envisage vmalloc()'s supporting vm_struct becoming:
60  *
61  *  struct vm_struct {
62  *    struct vm_region  region;
63  *    unsigned long     flags;
64  *    struct page       **pages;
65  *    unsigned int      nr_pages;
66  *    unsigned long     phys_addr;
67  *  };
68  *
69  * get_vm_area() would then call vm_region_alloc with an appropriate
70  * struct vm_region head (eg):
71  *
72  *  struct vm_region vmalloc_head = {
73  *      .vm_list        = LIST_HEAD_INIT(vmalloc_head.vm_list),
74  *      .vm_start       = VMALLOC_START,
75  *      .vm_end         = VMALLOC_END,
76  *  };
77  *
78  * However, vmalloc_head.vm_start is variable (typically, it is dependent on
79  * the amount of RAM found at boot time.)  I would imagine that get_vm_area()
80  * would have to initialise this each time prior to calling vm_region_alloc().
81  */
82 struct ppc_vm_region {
83         struct list_head        vm_list;
84         unsigned long           vm_start;
85         unsigned long           vm_end;
86 };
87
88 static struct ppc_vm_region consistent_head = {
89         .vm_list        = LIST_HEAD_INIT(consistent_head.vm_list),
90         .vm_start       = CONSISTENT_BASE,
91         .vm_end         = CONSISTENT_END,
92 };
93
94 static struct ppc_vm_region *
95 ppc_vm_region_alloc(struct ppc_vm_region *head, size_t size, gfp_t gfp)
96 {
97         unsigned long addr = head->vm_start, end = head->vm_end - size;
98         unsigned long flags;
99         struct ppc_vm_region *c, *new;
100
101         new = kmalloc(sizeof(struct ppc_vm_region), gfp);
102         if (!new)
103                 goto out;
104
105         spin_lock_irqsave(&consistent_lock, flags);
106
107         list_for_each_entry(c, &head->vm_list, vm_list) {
108                 if ((addr + size) < addr)
109                         goto nospc;
110                 if ((addr + size) <= c->vm_start)
111                         goto found;
112                 addr = c->vm_end;
113                 if (addr > end)
114                         goto nospc;
115         }
116
117  found:
118         /*
119          * Insert this entry _before_ the one we found.
120          */
121         list_add_tail(&new->vm_list, &c->vm_list);
122         new->vm_start = addr;
123         new->vm_end = addr + size;
124
125         spin_unlock_irqrestore(&consistent_lock, flags);
126         return new;
127
128  nospc:
129         spin_unlock_irqrestore(&consistent_lock, flags);
130         kfree(new);
131  out:
132         return NULL;
133 }
134
135 static struct ppc_vm_region *ppc_vm_region_find(struct ppc_vm_region *head, unsigned long addr)
136 {
137         struct ppc_vm_region *c;
138
139         list_for_each_entry(c, &head->vm_list, vm_list) {
140                 if (c->vm_start == addr)
141                         goto out;
142         }
143         c = NULL;
144  out:
145         return c;
146 }
147
148 /*
149  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
150  * virtual and bus address for that space.
151  */
152 void *
153 __dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)
154 {
155         struct page *page;
156         struct ppc_vm_region *c;
157         unsigned long order;
158         u64 mask = ISA_DMA_THRESHOLD, limit;
159
160         if (dev) {
161                 mask = dev->coherent_dma_mask;
162
163                 /*
164                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
165                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
166                  */
167                 if (mask == 0) {
168                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
169                         goto no_page;
170                 }
171
172                 if ((~mask) & ISA_DMA_THRESHOLD) {
173                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask %#llx is smaller "
174                                  "than system GFP_DMA mask %#llx\n",
175                                  mask, (unsigned long long)ISA_DMA_THRESHOLD);
176                         goto no_page;
177                 }
178         }
179
180
181         size = PAGE_ALIGN(size);
182         limit = (mask + 1) & ~mask;
183         if ((limit && size >= limit) ||
184             size >= (CONSISTENT_END - CONSISTENT_BASE)) {
185                 printk(KERN_WARNING "coherent allocation too big (requested %#x mask %#Lx)\n",
186                        size, mask);
187                 return NULL;
188         }
189
190         order = get_order(size);
191
192         /* Might be useful if we ever have a real legacy DMA zone... */
193         if (mask != 0xffffffff)
194                 gfp |= GFP_DMA;
195
196         page = alloc_pages(gfp, order);
197         if (!page)
198                 goto no_page;
199
200         /*
201          * Invalidate any data that might be lurking in the
202          * kernel direct-mapped region for device DMA.
203          */
204         {
205                 unsigned long kaddr = (unsigned long)page_address(page);
206                 memset(page_address(page), 0, size);
207                 flush_dcache_range(kaddr, kaddr + size);
208         }
209
210         /*
211          * Allocate a virtual address in the consistent mapping region.
212          */
213         c = ppc_vm_region_alloc(&consistent_head, size,
214                             gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM));
215         if (c) {
216                 unsigned long vaddr = c->vm_start;
217                 struct page *end = page + (1 << order);
218
219                 split_page(page, order);
220
221                 /*
222                  * Set the "dma handle"
223                  */
224                 *handle = page_to_phys(page);
225
226                 do {
227                         SetPageReserved(page);
228                         map_page(vaddr, page_to_phys(page),
229                                  pgprot_noncached(PAGE_KERNEL));
230                         page++;
231                         vaddr += PAGE_SIZE;
232                 } while (size -= PAGE_SIZE);
233
234                 /*
235                  * Free the otherwise unused pages.
236                  */
237                 while (page < end) {
238                         __free_page(page);
239                         page++;
240                 }
241
242                 return (void *)c->vm_start;
243         }
244
245         if (page)
246                 __free_pages(page, order);
247  no_page:
248         return NULL;
249 }
250 EXPORT_SYMBOL(__dma_alloc_coherent);
251
252 /*
253  * free a page as defined by the above mapping.
254  */
255 void __dma_free_coherent(size_t size, void *vaddr)
256 {
257         struct ppc_vm_region *c;
258         unsigned long flags, addr;
259         
260         size = PAGE_ALIGN(size);
261
262         spin_lock_irqsave(&consistent_lock, flags);
263
264         c = ppc_vm_region_find(&consistent_head, (unsigned long)vaddr);
265         if (!c)
266                 goto no_area;
267
268         if ((c->vm_end - c->vm_start) != size) {
269                 printk(KERN_ERR "%s: freeing wrong coherent size (%ld != %d)\n",
270                        __func__, c->vm_end - c->vm_start, size);
271                 dump_stack();
272                 size = c->vm_end - c->vm_start;
273         }
274
275         addr = c->vm_start;
276         do {
277                 pte_t *ptep;
278                 unsigned long pfn;
279
280                 ptep = pte_offset_kernel(pmd_offset(pud_offset(pgd_offset_k(addr),
281                                                                addr),
282                                                     addr),
283                                          addr);
284                 if (!pte_none(*ptep) && pte_present(*ptep)) {
285                         pfn = pte_pfn(*ptep);
286                         pte_clear(&init_mm, addr, ptep);
287                         if (pfn_valid(pfn)) {
288                                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
289
290                                 ClearPageReserved(page);
291                                 __free_page(page);
292                         }
293                 }
294                 addr += PAGE_SIZE;
295         } while (size -= PAGE_SIZE);
296
297         flush_tlb_kernel_range(c->vm_start, c->vm_end);
298
299         list_del(&c->vm_list);
300
301         spin_unlock_irqrestore(&consistent_lock, flags);
302
303         kfree(c);
304         return;
305
306  no_area:
307         spin_unlock_irqrestore(&consistent_lock, flags);
308         printk(KERN_ERR "%s: trying to free invalid coherent area: %p\n",
309                __func__, vaddr);
310         dump_stack();
311 }
312 EXPORT_SYMBOL(__dma_free_coherent);
313
314 /*
315  * make an area consistent.
316  */
317 void __dma_sync(void *vaddr, size_t size, int direction)
318 {
319         unsigned long start = (unsigned long)vaddr;
320         unsigned long end   = start + size;
321
322         switch (direction) {
323         case DMA_NONE:
324                 BUG();
325         case DMA_FROM_DEVICE:
326                 /*
327                  * invalidate only when cache-line aligned otherwise there is
328                  * the potential for discarding uncommitted data from the cache
329                  */
330                 if ((start & (L1_CACHE_BYTES - 1)) || (size & (L1_CACHE_BYTES - 1)))
331                         flush_dcache_range(start, end);
332                 else
333                         invalidate_dcache_range(start, end);
334                 break;
335         case DMA_TO_DEVICE:             /* writeback only */
336                 clean_dcache_range(start, end);
337                 break;
338         case DMA_BIDIRECTIONAL: /* writeback and invalidate */
339                 flush_dcache_range(start, end);
340                 break;
341         }
342 }
343 EXPORT_SYMBOL(__dma_sync);
344
345 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
346 /*
347  * __dma_sync_page() implementation for systems using highmem.
348  * In this case, each page of a buffer must be kmapped/kunmapped
349  * in order to have a virtual address for __dma_sync(). This must
350  * not sleep so kmap_atomic()/kunmap_atomic() are used.
351  *
352  * Note: yes, it is possible and correct to have a buffer extend
353  * beyond the first page.
354  */
355 static inline void __dma_sync_page_highmem(struct page *page,
356                 unsigned long offset, size_t size, int direction)
357 {
358         size_t seg_size = min((size_t)(PAGE_SIZE - offset), size);
359         size_t cur_size = seg_size;
360         unsigned long flags, start, seg_offset = offset;
361         int nr_segs = 1 + ((size - seg_size) + PAGE_SIZE - 1)/PAGE_SIZE;
362         int seg_nr = 0;
363
364         local_irq_save(flags);
365
366         do {
367                 start = (unsigned long)kmap_atomic(page + seg_nr,
368                                 KM_PPC_SYNC_PAGE) + seg_offset;
369
370                 /* Sync this buffer segment */
371                 __dma_sync((void *)start, seg_size, direction);
372                 kunmap_atomic((void *)start, KM_PPC_SYNC_PAGE);
373                 seg_nr++;
374
375                 /* Calculate next buffer segment size */
376                 seg_size = min((size_t)PAGE_SIZE, size - cur_size);
377
378                 /* Add the segment size to our running total */
379                 cur_size += seg_size;
380                 seg_offset = 0;
381         } while (seg_nr < nr_segs);
382
383         local_irq_restore(flags);
384 }
385 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
386
387 /*
388  * __dma_sync_page makes memory consistent. identical to __dma_sync, but
389  * takes a struct page instead of a virtual address
390  */
391 void __dma_sync_page(struct page *page, unsigned long offset,
392         size_t size, int direction)
393 {
394 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
395         __dma_sync_page_highmem(page, offset, size, direction);
396 #else
397         unsigned long start = (unsigned long)page_address(page) + offset;
398         __dma_sync((void *)start, size, direction);
399 #endif
400 }
401 EXPORT_SYMBOL(__dma_sync_page);