x86/amd-iommu: Make iommu_map_page and alloc_pte aware of page sizes
[linux-2.6.git] / arch / x86 / include / asm / amd_iommu_types.h
1 /*
2  * Copyright (C) 2007-2009 Advanced Micro Devices, Inc.
3  * Author: Joerg Roedel <joerg.roedel@amd.com>
4  *         Leo Duran <leo.duran@amd.com>
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
7  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published
8  * by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13  * GNU General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
16  * along with this program; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
18  */
19
20 #ifndef _ASM_X86_AMD_IOMMU_TYPES_H
21 #define _ASM_X86_AMD_IOMMU_TYPES_H
22
23 #include <linux/types.h>
24 #include <linux/list.h>
25 #include <linux/spinlock.h>
26
27 /*
28  * Maximum number of IOMMUs supported
29  */
30 #define MAX_IOMMUS      32
31
32 /*
33  * some size calculation constants
34  */
35 #define DEV_TABLE_ENTRY_SIZE            32
36 #define ALIAS_TABLE_ENTRY_SIZE          2
37 #define RLOOKUP_TABLE_ENTRY_SIZE        (sizeof(void *))
38
39 /* Length of the MMIO region for the AMD IOMMU */
40 #define MMIO_REGION_LENGTH       0x4000
41
42 /* Capability offsets used by the driver */
43 #define MMIO_CAP_HDR_OFFSET     0x00
44 #define MMIO_RANGE_OFFSET       0x0c
45 #define MMIO_MISC_OFFSET        0x10
46
47 /* Masks, shifts and macros to parse the device range capability */
48 #define MMIO_RANGE_LD_MASK      0xff000000
49 #define MMIO_RANGE_FD_MASK      0x00ff0000
50 #define MMIO_RANGE_BUS_MASK     0x0000ff00
51 #define MMIO_RANGE_LD_SHIFT     24
52 #define MMIO_RANGE_FD_SHIFT     16
53 #define MMIO_RANGE_BUS_SHIFT    8
54 #define MMIO_GET_LD(x)  (((x) & MMIO_RANGE_LD_MASK) >> MMIO_RANGE_LD_SHIFT)
55 #define MMIO_GET_FD(x)  (((x) & MMIO_RANGE_FD_MASK) >> MMIO_RANGE_FD_SHIFT)
56 #define MMIO_GET_BUS(x) (((x) & MMIO_RANGE_BUS_MASK) >> MMIO_RANGE_BUS_SHIFT)
57 #define MMIO_MSI_NUM(x) ((x) & 0x1f)
58
59 /* Flag masks for the AMD IOMMU exclusion range */
60 #define MMIO_EXCL_ENABLE_MASK 0x01ULL
61 #define MMIO_EXCL_ALLOW_MASK  0x02ULL
62
63 /* Used offsets into the MMIO space */
64 #define MMIO_DEV_TABLE_OFFSET   0x0000
65 #define MMIO_CMD_BUF_OFFSET     0x0008
66 #define MMIO_EVT_BUF_OFFSET     0x0010
67 #define MMIO_CONTROL_OFFSET     0x0018
68 #define MMIO_EXCL_BASE_OFFSET   0x0020
69 #define MMIO_EXCL_LIMIT_OFFSET  0x0028
70 #define MMIO_CMD_HEAD_OFFSET    0x2000
71 #define MMIO_CMD_TAIL_OFFSET    0x2008
72 #define MMIO_EVT_HEAD_OFFSET    0x2010
73 #define MMIO_EVT_TAIL_OFFSET    0x2018
74 #define MMIO_STATUS_OFFSET      0x2020
75
76 /* MMIO status bits */
77 #define MMIO_STATUS_COM_WAIT_INT_MASK   0x04
78
79 /* event logging constants */
80 #define EVENT_ENTRY_SIZE        0x10
81 #define EVENT_TYPE_SHIFT        28
82 #define EVENT_TYPE_MASK         0xf
83 #define EVENT_TYPE_ILL_DEV      0x1
84 #define EVENT_TYPE_IO_FAULT     0x2
85 #define EVENT_TYPE_DEV_TAB_ERR  0x3
86 #define EVENT_TYPE_PAGE_TAB_ERR 0x4
87 #define EVENT_TYPE_ILL_CMD      0x5
88 #define EVENT_TYPE_CMD_HARD_ERR 0x6
89 #define EVENT_TYPE_IOTLB_INV_TO 0x7
90 #define EVENT_TYPE_INV_DEV_REQ  0x8
91 #define EVENT_DEVID_MASK        0xffff
92 #define EVENT_DEVID_SHIFT       0
93 #define EVENT_DOMID_MASK        0xffff
94 #define EVENT_DOMID_SHIFT       0
95 #define EVENT_FLAGS_MASK        0xfff
96 #define EVENT_FLAGS_SHIFT       0x10
97
98 /* feature control bits */
99 #define CONTROL_IOMMU_EN        0x00ULL
100 #define CONTROL_HT_TUN_EN       0x01ULL
101 #define CONTROL_EVT_LOG_EN      0x02ULL
102 #define CONTROL_EVT_INT_EN      0x03ULL
103 #define CONTROL_COMWAIT_EN      0x04ULL
104 #define CONTROL_PASSPW_EN       0x08ULL
105 #define CONTROL_RESPASSPW_EN    0x09ULL
106 #define CONTROL_COHERENT_EN     0x0aULL
107 #define CONTROL_ISOC_EN         0x0bULL
108 #define CONTROL_CMDBUF_EN       0x0cULL
109 #define CONTROL_PPFLOG_EN       0x0dULL
110 #define CONTROL_PPFINT_EN       0x0eULL
111
112 /* command specific defines */
113 #define CMD_COMPL_WAIT          0x01
114 #define CMD_INV_DEV_ENTRY       0x02
115 #define CMD_INV_IOMMU_PAGES     0x03
116
117 #define CMD_COMPL_WAIT_STORE_MASK       0x01
118 #define CMD_COMPL_WAIT_INT_MASK         0x02
119 #define CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK   0x01
120 #define CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK    0x02
121
122 #define CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS 0x7fffffffffffffffULL
123
124 /* macros and definitions for device table entries */
125 #define DEV_ENTRY_VALID         0x00
126 #define DEV_ENTRY_TRANSLATION   0x01
127 #define DEV_ENTRY_IR            0x3d
128 #define DEV_ENTRY_IW            0x3e
129 #define DEV_ENTRY_NO_PAGE_FAULT 0x62
130 #define DEV_ENTRY_EX            0x67
131 #define DEV_ENTRY_SYSMGT1       0x68
132 #define DEV_ENTRY_SYSMGT2       0x69
133 #define DEV_ENTRY_INIT_PASS     0xb8
134 #define DEV_ENTRY_EINT_PASS     0xb9
135 #define DEV_ENTRY_NMI_PASS      0xba
136 #define DEV_ENTRY_LINT0_PASS    0xbe
137 #define DEV_ENTRY_LINT1_PASS    0xbf
138 #define DEV_ENTRY_MODE_MASK     0x07
139 #define DEV_ENTRY_MODE_SHIFT    0x09
140
141 /* constants to configure the command buffer */
142 #define CMD_BUFFER_SIZE    8192
143 #define CMD_BUFFER_ENTRIES 512
144 #define MMIO_CMD_SIZE_SHIFT 56
145 #define MMIO_CMD_SIZE_512 (0x9ULL << MMIO_CMD_SIZE_SHIFT)
146
147 /* constants for event buffer handling */
148 #define EVT_BUFFER_SIZE         8192 /* 512 entries */
149 #define EVT_LEN_MASK            (0x9ULL << 56)
150
151 #define PAGE_MODE_NONE    0x00
152 #define PAGE_MODE_1_LEVEL 0x01
153 #define PAGE_MODE_2_LEVEL 0x02
154 #define PAGE_MODE_3_LEVEL 0x03
155 #define PAGE_MODE_4_LEVEL 0x04
156 #define PAGE_MODE_5_LEVEL 0x05
157 #define PAGE_MODE_6_LEVEL 0x06
158
159 #define PM_LEVEL_SHIFT(x)       (12 + ((x) * 9))
160 #define PM_LEVEL_SIZE(x)        (((x) < 6) ? \
161                                   ((1ULL << PM_LEVEL_SHIFT((x))) - 1): \
162                                    (0xffffffffffffffffULL))
163 #define PM_LEVEL_INDEX(x, a)    (((a) >> PM_LEVEL_SHIFT((x))) & 0x1ffULL)
164 #define PM_LEVEL_ENC(x)         (((x) << 9) & 0xe00ULL)
165 #define PM_LEVEL_PDE(x, a)      ((a) | PM_LEVEL_ENC((x)) | \
166                                  IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_IR | IOMMU_PTE_IW)
167 #define PM_PTE_LEVEL(pte)       (((pte) >> 9) & 0x7ULL)
168
169 #define PM_MAP_4k               0
170 #define PM_ADDR_MASK            0x000ffffffffff000ULL
171 #define PM_MAP_MASK(lvl)        (PM_ADDR_MASK & \
172                                 (~((1ULL << (12 + ((lvl) * 9))) - 1)))
173 #define PM_ALIGNED(lvl, addr)   ((PM_MAP_MASK(lvl) & (addr)) == (addr))
174
175 /*
176  * Returns the page table level to use for a given page size
177  * Pagesize is expected to be a power-of-two
178  */
179 #define PAGE_SIZE_LEVEL(pagesize) \
180                 ((__ffs(pagesize) - 12) / 9)
181 /*
182  * Returns the number of ptes to use for a given page size
183  * Pagesize is expected to be a power-of-two
184  */
185 #define PAGE_SIZE_PTE_COUNT(pagesize) \
186                 (1ULL << ((__ffs(pagesize) - 12) % 9))
187
188 /*
189  * Aligns a given io-virtual address to a given page size
190  * Pagesize is expected to be a power-of-two
191  */
192 #define PAGE_SIZE_ALIGN(address, pagesize) \
193                 ((address) & ~((pagesize) - 1))
194 /*
195  * Creates an IOMMU PTE for an address an a given pagesize
196  * The PTE has no permission bits set
197  * Pagesize is expected to be a power-of-two larger than 4096
198  */
199 #define PAGE_SIZE_PTE(address, pagesize)                \
200                 (((address) | ((pagesize) - 1)) &       \
201                  (~(pagesize >> 1)) & PM_ADDR_MASK)
202
203 #define IOMMU_PTE_P  (1ULL << 0)
204 #define IOMMU_PTE_TV (1ULL << 1)
205 #define IOMMU_PTE_U  (1ULL << 59)
206 #define IOMMU_PTE_FC (1ULL << 60)
207 #define IOMMU_PTE_IR (1ULL << 61)
208 #define IOMMU_PTE_IW (1ULL << 62)
209
210 #define IOMMU_PAGE_MASK (((1ULL << 52) - 1) & ~0xfffULL)
211 #define IOMMU_PTE_PRESENT(pte) ((pte) & IOMMU_PTE_P)
212 #define IOMMU_PTE_PAGE(pte) (phys_to_virt((pte) & IOMMU_PAGE_MASK))
213 #define IOMMU_PTE_MODE(pte) (((pte) >> 9) & 0x07)
214
215 #define IOMMU_PROT_MASK 0x03
216 #define IOMMU_PROT_IR 0x01
217 #define IOMMU_PROT_IW 0x02
218
219 /* IOMMU capabilities */
220 #define IOMMU_CAP_IOTLB   24
221 #define IOMMU_CAP_NPCACHE 26
222
223 #define MAX_DOMAIN_ID 65536
224
225 /* FIXME: move this macro to <linux/pci.h> */
226 #define PCI_BUS(x) (((x) >> 8) & 0xff)
227
228 /* Protection domain flags */
229 #define PD_DMA_OPS_MASK         (1UL << 0) /* domain used for dma_ops */
230 #define PD_DEFAULT_MASK         (1UL << 1) /* domain is a default dma_ops
231                                               domain for an IOMMU */
232 #define PD_PASSTHROUGH_MASK     (1UL << 2) /* domain has no page
233                                               translation */
234
235 extern bool amd_iommu_dump;
236 #define DUMP_printk(format, arg...)                                     \
237         do {                                                            \
238                 if (amd_iommu_dump)                                             \
239                         printk(KERN_INFO "AMD-Vi: " format, ## arg);    \
240         } while(0);
241
242 /* global flag if IOMMUs cache non-present entries */
243 extern bool amd_iommu_np_cache;
244
245 /*
246  * Make iterating over all IOMMUs easier
247  */
248 #define for_each_iommu(iommu) \
249         list_for_each_entry((iommu), &amd_iommu_list, list)
250 #define for_each_iommu_safe(iommu, next) \
251         list_for_each_entry_safe((iommu), (next), &amd_iommu_list, list)
252
253 #define APERTURE_RANGE_SHIFT    27      /* 128 MB */
254 #define APERTURE_RANGE_SIZE     (1ULL << APERTURE_RANGE_SHIFT)
255 #define APERTURE_RANGE_PAGES    (APERTURE_RANGE_SIZE >> PAGE_SHIFT)
256 #define APERTURE_MAX_RANGES     32      /* allows 4GB of DMA address space */
257 #define APERTURE_RANGE_INDEX(a) ((a) >> APERTURE_RANGE_SHIFT)
258 #define APERTURE_PAGE_INDEX(a)  (((a) >> 21) & 0x3fULL)
259
260 /*
261  * This structure contains generic data for  IOMMU protection domains
262  * independent of their use.
263  */
264 struct protection_domain {
265         struct list_head list;  /* for list of all protection domains */
266         struct list_head dev_list; /* List of all devices in this domain */
267         spinlock_t lock;        /* mostly used to lock the page table*/
268         u16 id;                 /* the domain id written to the device table */
269         int mode;               /* paging mode (0-6 levels) */
270         u64 *pt_root;           /* page table root pointer */
271         unsigned long flags;    /* flags to find out type of domain */
272         bool updated;           /* complete domain flush required */
273         unsigned dev_cnt;       /* devices assigned to this domain */
274         unsigned dev_iommu[MAX_IOMMUS]; /* per-IOMMU reference count */
275         void *priv;             /* private data */
276
277 };
278
279 /*
280  * This struct contains device specific data for the IOMMU
281  */
282 struct iommu_dev_data {
283         struct list_head list;            /* For domain->dev_list */
284         struct device *dev;               /* Device this data belong to */
285         struct device *alias;             /* The Alias Device */
286         struct protection_domain *domain; /* Domain the device is bound to */
287         atomic_t bind;                    /* Domain attach reverent count */
288 };
289
290 /*
291  * For dynamic growth the aperture size is split into ranges of 128MB of
292  * DMA address space each. This struct represents one such range.
293  */
294 struct aperture_range {
295
296         /* address allocation bitmap */
297         unsigned long *bitmap;
298
299         /*
300          * Array of PTE pages for the aperture. In this array we save all the
301          * leaf pages of the domain page table used for the aperture. This way
302          * we don't need to walk the page table to find a specific PTE. We can
303          * just calculate its address in constant time.
304          */
305         u64 *pte_pages[64];
306
307         unsigned long offset;
308 };
309
310 /*
311  * Data container for a dma_ops specific protection domain
312  */
313 struct dma_ops_domain {
314         struct list_head list;
315
316         /* generic protection domain information */
317         struct protection_domain domain;
318
319         /* size of the aperture for the mappings */
320         unsigned long aperture_size;
321
322         /* address we start to search for free addresses */
323         unsigned long next_address;
324
325         /* address space relevant data */
326         struct aperture_range *aperture[APERTURE_MAX_RANGES];
327
328         /* This will be set to true when TLB needs to be flushed */
329         bool need_flush;
330
331         /*
332          * if this is a preallocated domain, keep the device for which it was
333          * preallocated in this variable
334          */
335         u16 target_dev;
336 };
337
338 /*
339  * Structure where we save information about one hardware AMD IOMMU in the
340  * system.
341  */
342 struct amd_iommu {
343         struct list_head list;
344
345         /* Index within the IOMMU array */
346         int index;
347
348         /* locks the accesses to the hardware */
349         spinlock_t lock;
350
351         /* Pointer to PCI device of this IOMMU */
352         struct pci_dev *dev;
353
354         /* physical address of MMIO space */
355         u64 mmio_phys;
356         /* virtual address of MMIO space */
357         u8 *mmio_base;
358
359         /* capabilities of that IOMMU read from ACPI */
360         u32 cap;
361
362         /*
363          * Capability pointer. There could be more than one IOMMU per PCI
364          * device function if there are more than one AMD IOMMU capability
365          * pointers.
366          */
367         u16 cap_ptr;
368
369         /* pci domain of this IOMMU */
370         u16 pci_seg;
371
372         /* first device this IOMMU handles. read from PCI */
373         u16 first_device;
374         /* last device this IOMMU handles. read from PCI */
375         u16 last_device;
376
377         /* start of exclusion range of that IOMMU */
378         u64 exclusion_start;
379         /* length of exclusion range of that IOMMU */
380         u64 exclusion_length;
381
382         /* command buffer virtual address */
383         u8 *cmd_buf;
384         /* size of command buffer */
385         u32 cmd_buf_size;
386
387         /* size of event buffer */
388         u32 evt_buf_size;
389         /* event buffer virtual address */
390         u8 *evt_buf;
391         /* MSI number for event interrupt */
392         u16 evt_msi_num;
393
394         /* true if interrupts for this IOMMU are already enabled */
395         bool int_enabled;
396
397         /* if one, we need to send a completion wait command */
398         bool need_sync;
399
400         /* becomes true if a command buffer reset is running */
401         bool reset_in_progress;
402
403         /* default dma_ops domain for that IOMMU */
404         struct dma_ops_domain *default_dom;
405 };
406
407 /*
408  * List with all IOMMUs in the system. This list is not locked because it is
409  * only written and read at driver initialization or suspend time
410  */
411 extern struct list_head amd_iommu_list;
412
413 /*
414  * Array with pointers to each IOMMU struct
415  * The indices are referenced in the protection domains
416  */
417 extern struct amd_iommu *amd_iommus[MAX_IOMMUS];
418
419 /* Number of IOMMUs present in the system */
420 extern int amd_iommus_present;
421
422 /*
423  * Declarations for the global list of all protection domains
424  */
425 extern spinlock_t amd_iommu_pd_lock;
426 extern struct list_head amd_iommu_pd_list;
427
428 /*
429  * Structure defining one entry in the device table
430  */
431 struct dev_table_entry {
432         u32 data[8];
433 };
434
435 /*
436  * One entry for unity mappings parsed out of the ACPI table.
437  */
438 struct unity_map_entry {
439         struct list_head list;
440
441         /* starting device id this entry is used for (including) */
442         u16 devid_start;
443         /* end device id this entry is used for (including) */
444         u16 devid_end;
445
446         /* start address to unity map (including) */
447         u64 address_start;
448         /* end address to unity map (including) */
449         u64 address_end;
450
451         /* required protection */
452         int prot;
453 };
454
455 /*
456  * List of all unity mappings. It is not locked because as runtime it is only
457  * read. It is created at ACPI table parsing time.
458  */
459 extern struct list_head amd_iommu_unity_map;
460
461 /*
462  * Data structures for device handling
463  */
464
465 /*
466  * Device table used by hardware. Read and write accesses by software are
467  * locked with the amd_iommu_pd_table lock.
468  */
469 extern struct dev_table_entry *amd_iommu_dev_table;
470
471 /*
472  * Alias table to find requestor ids to device ids. Not locked because only
473  * read on runtime.
474  */
475 extern u16 *amd_iommu_alias_table;
476
477 /*
478  * Reverse lookup table to find the IOMMU which translates a specific device.
479  */
480 extern struct amd_iommu **amd_iommu_rlookup_table;
481
482 /* size of the dma_ops aperture as power of 2 */
483 extern unsigned amd_iommu_aperture_order;
484
485 /* largest PCI device id we expect translation requests for */
486 extern u16 amd_iommu_last_bdf;
487
488 /* allocation bitmap for domain ids */
489 extern unsigned long *amd_iommu_pd_alloc_bitmap;
490
491 /*
492  * If true, the addresses will be flushed on unmap time, not when
493  * they are reused
494  */
495 extern bool amd_iommu_unmap_flush;
496
497 /* takes bus and device/function and returns the device id
498  * FIXME: should that be in generic PCI code? */
499 static inline u16 calc_devid(u8 bus, u8 devfn)
500 {
501         return (((u16)bus) << 8) | devfn;
502 }
503
504 #ifdef CONFIG_AMD_IOMMU_STATS
505
506 struct __iommu_counter {
507         char *name;
508         struct dentry *dent;
509         u64 value;
510 };
511
512 #define DECLARE_STATS_COUNTER(nm) \
513         static struct __iommu_counter nm = {    \
514                 .name = #nm,                    \
515         }
516
517 #define INC_STATS_COUNTER(name)         name.value += 1
518 #define ADD_STATS_COUNTER(name, x)      name.value += (x)
519 #define SUB_STATS_COUNTER(name, x)      name.value -= (x)
520
521 #else /* CONFIG_AMD_IOMMU_STATS */
522
523 #define DECLARE_STATS_COUNTER(name)
524 #define INC_STATS_COUNTER(name)
525 #define ADD_STATS_COUNTER(name, x)
526 #define SUB_STATS_COUNTER(name, x)
527
528 #endif /* CONFIG_AMD_IOMMU_STATS */
529
530 #endif /* _ASM_X86_AMD_IOMMU_TYPES_H */