ARM: dma-mapping: Skip cache maint for invalid page
[linux-3.10.git] / arch / arm / mm / dma-mapping.c
1 /*
2  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
3  *
4  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation.
9  *
10  *  DMA uncached mapping support.
11  */
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/gfp.h>
15 #include <linux/errno.h>
16 #include <linux/list.h>
17 #include <linux/init.h>
18 #include <linux/device.h>
19 #include <linux/dma-mapping.h>
20 #include <linux/dma-contiguous.h>
21 #include <linux/highmem.h>
22 #include <linux/memblock.h>
23 #include <linux/slab.h>
24 #include <linux/iommu.h>
25 #include <linux/io.h>
26 #include <linux/vmalloc.h>
27 #include <linux/sizes.h>
28
29 #include <asm/memory.h>
30 #include <asm/highmem.h>
31 #include <asm/cacheflush.h>
32 #include <asm/tlbflush.h>
33 #include <asm/mach/arch.h>
34 #include <asm/dma-iommu.h>
35 #include <asm/mach/map.h>
36 #include <asm/system_info.h>
37 #include <asm/dma-contiguous.h>
38
39 #include "mm.h"
40
41 /*
42  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
43  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
44  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
45  * represent the transitions between these two ownership states.
46  *
47  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
48  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
49  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
50  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
51  *
52  */
53 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
54                 size_t, enum dma_data_direction);
55 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
56                 size_t, enum dma_data_direction);
57
58 /**
59  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
60  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
61  * @page: page that buffer resides in
62  * @offset: offset into page for start of buffer
63  * @size: size of buffer to map
64  * @dir: DMA transfer direction
65  *
66  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
67  * or written back.
68  *
69  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
70  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
71  */
72 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
73              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
74              struct dma_attrs *attrs)
75 {
76         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
77                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
78         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
79 }
80
81 static dma_addr_t arm_coherent_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
82              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
83              struct dma_attrs *attrs)
84 {
85         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
86 }
87
88 /**
89  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
90  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
91  * @handle: DMA address of buffer
92  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
93  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
94  *
95  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
96  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
97  * All other usages are undefined.
98  *
99  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
100  * whatever the device wrote there.
101  */
102 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
103                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
104                 struct dma_attrs *attrs)
105 {
106         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
107                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
108                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
109 }
110
111 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
112                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
113 {
114         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
115         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
116         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
117 }
118
119 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
120                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
121 {
122         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
123         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
124         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
125 }
126
127 struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
128         .alloc                  = arm_dma_alloc,
129         .free                   = arm_dma_free,
130         .mmap                   = arm_dma_mmap,
131         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
132         .map_page               = arm_dma_map_page,
133         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
134         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
135         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
136         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
137         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
138         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
139         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
140         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
141 };
142 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
143
144 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
145         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs);
146 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
147                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs);
148
149 struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
150         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
151         .free                   = arm_coherent_dma_free,
152         .mmap                   = arm_dma_mmap,
153         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
154         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
155         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
156         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
157 };
158 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
159
160 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
161 {
162         u64 mask = (u64)arm_dma_limit;
163
164         if (dev) {
165                 mask = dev->coherent_dma_mask;
166
167                 /*
168                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
169                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
170                  */
171                 if (mask == 0) {
172                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
173                         return 0;
174                 }
175
176                 if ((~mask) & (u64)arm_dma_limit) {
177                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask %#llx is smaller "
178                                  "than system GFP_DMA mask %#llx\n",
179                                  mask, (u64)arm_dma_limit);
180                         return 0;
181                 }
182         }
183
184         return mask;
185 }
186
187 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size)
188 {
189         /*
190          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
191          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
192          */
193         if (PageHighMem(page)) {
194                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
195                 phys_addr_t end = base + size;
196                 while (size > 0) {
197                         void *ptr = kmap_atomic(page);
198                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
199                         dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
200                         kunmap_atomic(ptr);
201                         page++;
202                         size -= PAGE_SIZE;
203                 }
204                 outer_flush_range(base, end);
205         } else {
206                 void *ptr = page_address(page);
207                 memset(ptr, 0, size);
208                 dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
209                 outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
210         }
211 }
212
213 /*
214  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
215  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
216  */
217 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
218 {
219         unsigned long order = get_order(size);
220         struct page *page, *p, *e;
221
222         page = alloc_pages(gfp, order);
223         if (!page)
224                 return NULL;
225
226         /*
227          * Now split the huge page and free the excess pages
228          */
229         split_page(page, order);
230         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
231                 __free_page(p);
232
233         __dma_clear_buffer(page, size);
234
235         return page;
236 }
237
238 /*
239  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
240  */
241 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
242 {
243         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
244
245         while (page < e) {
246                 __free_page(page);
247                 page++;
248         }
249 }
250
251 #ifdef CONFIG_MMU
252 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
253 #error ARM Coherent DMA allocator does not (yet) support huge TLB
254 #endif
255
256 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
257                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
258                                      const void *caller);
259
260 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
261                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
262                                  const void *caller);
263
264 static void *
265 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
266         const void *caller)
267 {
268         struct vm_struct *area;
269         unsigned long addr;
270
271         /*
272          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
273          * set VM_USERMAP flags too.
274          */
275         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
276                                   caller);
277         if (!area)
278                 return NULL;
279         addr = (unsigned long)area->addr;
280         area->phys_addr = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
281
282         if (ioremap_page_range(addr, addr + size, area->phys_addr, prot)) {
283                 vunmap((void *)addr);
284                 return NULL;
285         }
286         return (void *)addr;
287 }
288
289 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
290 {
291         unsigned int flags = VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP;
292         struct vm_struct *area = find_vm_area(cpu_addr);
293         if (!area || (area->flags & flags) != flags) {
294                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
295                 return;
296         }
297         unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
298         vunmap(cpu_addr);
299 }
300
301 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
302
303 struct dma_pool {
304         size_t size;
305         spinlock_t lock;
306         unsigned long *bitmap;
307         unsigned long nr_pages;
308         void *vaddr;
309         struct page **pages;
310 };
311
312 static struct dma_pool atomic_pool = {
313         .size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE,
314 };
315
316 static int __init early_coherent_pool(char *p)
317 {
318         atomic_pool.size = memparse(p, &p);
319         return 0;
320 }
321 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
322
323 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
324 {
325         /*
326          * Catch any attempt to set the pool size too late.
327          */
328         BUG_ON(atomic_pool.vaddr);
329
330         /*
331          * Set architecture specific coherent pool size only if
332          * it has not been changed by kernel command line parameter.
333          */
334         if (atomic_pool.size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
335                 atomic_pool.size = size;
336 }
337
338 /*
339  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
340  */
341 static int __init atomic_pool_init(void)
342 {
343         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
344         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(pgprot_kernel);
345         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
346         unsigned long nr_pages = pool->size >> PAGE_SHIFT;
347         unsigned long *bitmap;
348         struct page *page;
349         struct page **pages;
350         void *ptr;
351         int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(nr_pages) * sizeof(long);
352
353         bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
354         if (!bitmap)
355                 goto no_bitmap;
356
357         pages = kzalloc(nr_pages * sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
358         if (!pages)
359                 goto no_pages;
360
361         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
362                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, pool->size, prot, &page,
363                                               atomic_pool_init);
364         else
365                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, pool->size, gfp, prot, &page,
366                                            atomic_pool_init);
367         if (ptr) {
368                 int i;
369
370                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
371                         pages[i] = page + i;
372
373                 spin_lock_init(&pool->lock);
374                 pool->vaddr = ptr;
375                 pool->pages = pages;
376                 pool->bitmap = bitmap;
377                 pool->nr_pages = nr_pages;
378                 pr_info("DMA: preallocated %u KiB pool for atomic coherent allocations\n",
379                        (unsigned)pool->size / 1024);
380                 return 0;
381         }
382
383         kfree(pages);
384 no_pages:
385         kfree(bitmap);
386 no_bitmap:
387         pr_err("DMA: failed to allocate %u KiB pool for atomic coherent allocation\n",
388                (unsigned)pool->size / 1024);
389         return -ENOMEM;
390 }
391 /*
392  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
393  */
394 postcore_initcall(atomic_pool_init);
395
396 struct dma_contig_early_reserve {
397         phys_addr_t base;
398         unsigned long size;
399 };
400
401 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
402
403 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
404
405 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
406 {
407         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
408         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
409         dma_mmu_remap_num++;
410 }
411
412 void __init dma_contiguous_remap(void)
413 {
414         int i;
415         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
416                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
417                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
418                 struct map_desc map;
419                 unsigned long addr;
420
421                 if (end > arm_lowmem_limit)
422                         end = arm_lowmem_limit;
423                 if (start >= end)
424                         continue;
425
426                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
427                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
428                 map.length = end - start;
429                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
430
431                 /*
432                  * Clear previous low-memory mapping
433                  */
434                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
435                      addr += PMD_SIZE)
436                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
437
438                 iotable_init(&map, 1);
439         }
440 }
441
442 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
443                             void *data)
444 {
445         struct page *page = virt_to_page(addr);
446         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
447
448         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
449         return 0;
450 }
451
452 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
453 {
454         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
455         unsigned end = start + size;
456
457         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
458         dsb();
459         flush_tlb_kernel_range(start, end);
460 }
461
462 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
463                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
464                                  const void *caller)
465 {
466         struct page *page;
467         void *ptr;
468         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
469         if (!page)
470                 return NULL;
471
472         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
473         if (!ptr) {
474                 __dma_free_buffer(page, size);
475                 return NULL;
476         }
477
478         *ret_page = page;
479         return ptr;
480 }
481
482 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
483 {
484         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
485         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
486         unsigned int pageno;
487         unsigned long flags;
488         void *ptr = NULL;
489         unsigned long align_mask;
490
491         if (!pool->vaddr) {
492                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
493                 return NULL;
494         }
495
496         /*
497          * Align the region allocation - allocations from pool are rather
498          * small, so align them to their order in pages, minimum is a page
499          * size. This helps reduce fragmentation of the DMA space.
500          */
501         align_mask = (1 << get_order(size)) - 1;
502
503         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
504         pageno = bitmap_find_next_zero_area(pool->bitmap, pool->nr_pages,
505                                             0, count, align_mask);
506         if (pageno < pool->nr_pages) {
507                 bitmap_set(pool->bitmap, pageno, count);
508                 ptr = pool->vaddr + PAGE_SIZE * pageno;
509                 *ret_page = pool->pages[pageno];
510         } else {
511                 pr_err_once("ERROR: %u KiB atomic DMA coherent pool is too small!\n"
512                             "Please increase it with coherent_pool= kernel parameter!\n",
513                             (unsigned)pool->size / 1024);
514         }
515         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
516
517         return ptr;
518 }
519
520 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
521 {
522         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
523         void *end = start + size;
524         void *pool_start = pool->vaddr;
525         void *pool_end = pool->vaddr + pool->size;
526
527         if (start < pool_start || start >= pool_end)
528                 return false;
529
530         if (end <= pool_end)
531                 return true;
532
533         WARN(1, "Wrong coherent size(%p-%p) from atomic pool(%p-%p)\n",
534              start, end - 1, pool_start, pool_end - 1);
535
536         return false;
537 }
538
539 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
540 {
541         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
542         unsigned long pageno, count;
543         unsigned long flags;
544
545         if (!__in_atomic_pool(start, size))
546                 return 0;
547
548         pageno = (start - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
549         count = size >> PAGE_SHIFT;
550
551         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
552         bitmap_clear(pool->bitmap, pageno, count);
553         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
554
555         return 1;
556 }
557
558 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
559                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
560                                      const void *caller)
561 {
562         unsigned long order = get_order(size);
563         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
564         struct page *page;
565         void *ptr;
566
567         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
568         if (!page)
569                 return NULL;
570
571         __dma_clear_buffer(page, size);
572
573         if (PageHighMem(page)) {
574                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
575                 if (!ptr) {
576                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
577                         return NULL;
578                 }
579         } else {
580                 __dma_remap(page, size, prot);
581                 ptr = page_address(page);
582         }
583         *ret_page = page;
584         return ptr;
585 }
586
587 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
588                                    void *cpu_addr, size_t size)
589 {
590         if (PageHighMem(page))
591                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
592         else
593                 __dma_remap(page, size, pgprot_kernel);
594         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
595 }
596
597 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
598 {
599         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
600                             pgprot_writecombine(prot) :
601                             pgprot_dmacoherent(prot);
602         return prot;
603 }
604
605 #define nommu() 0
606
607 #else   /* !CONFIG_MMU */
608
609 #define nommu() 1
610
611 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)   __pgprot(0)
612 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c)      NULL
613 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
614 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret, c)        NULL
615 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        0
616 #define __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size)       do { } while (0)
617 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
618
619 #endif  /* CONFIG_MMU */
620
621 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
622                                    struct page **ret_page)
623 {
624         struct page *page;
625         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
626         if (!page)
627                 return NULL;
628
629         *ret_page = page;
630         return page_address(page);
631 }
632
633
634
635 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
636                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent, const void *caller)
637 {
638         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
639         struct page *page = NULL;
640         void *addr;
641
642 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
643         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
644         if (limit && size >= limit) {
645                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
646                         size, mask);
647                 return NULL;
648         }
649 #endif
650
651         if (!mask)
652                 return NULL;
653
654         if (mask < 0xffffffffULL)
655                 gfp |= GFP_DMA;
656
657         /*
658          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
659          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
660          * handle them.  The real problem is that this flag probably
661          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
662          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
663          */
664         gfp &= ~(__GFP_COMP);
665
666         *handle = DMA_ERROR_CODE;
667         size = PAGE_ALIGN(size);
668
669         if (is_coherent || nommu())
670                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
671         else if (!(gfp & __GFP_WAIT))
672                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
673         else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
674                 addr = __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, &page, caller);
675         else
676                 addr = __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, &page, caller);
677
678         if (addr)
679                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
680
681         return addr;
682 }
683
684 /*
685  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
686  * virtual and bus address for that space.
687  */
688 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
689                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
690 {
691         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
692         void *memory;
693
694         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
695                 return memory;
696
697         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
698                            __builtin_return_address(0));
699 }
700
701 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
702         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
703 {
704         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
705         void *memory;
706
707         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
708                 return memory;
709
710         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, true,
711                            __builtin_return_address(0));
712 }
713
714 /*
715  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
716  */
717 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
718                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
719                  struct dma_attrs *attrs)
720 {
721         int ret = -ENXIO;
722 #ifdef CONFIG_MMU
723         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
724         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
725         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
726         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
727
728         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
729
730         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
731                 return ret;
732
733         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
734                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
735                                       pfn + off,
736                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
737                                       vma->vm_page_prot);
738         }
739 #endif  /* CONFIG_MMU */
740
741         return ret;
742 }
743
744 /*
745  * Free a buffer as defined by the above mapping.
746  */
747 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
748                            dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs,
749                            bool is_coherent)
750 {
751         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
752
753         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
754                 return;
755
756         size = PAGE_ALIGN(size);
757
758         if (is_coherent || nommu()) {
759                 __dma_free_buffer(page, size);
760         } else if (__free_from_pool(cpu_addr, size)) {
761                 return;
762         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
763                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
764                 __dma_free_buffer(page, size);
765         } else {
766                 /*
767                  * Non-atomic allocations cannot be freed with IRQs disabled
768                  */
769                 WARN_ON(irqs_disabled());
770                 __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size);
771         }
772 }
773
774 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
775                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
776 {
777         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
778 }
779
780 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
781                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
782 {
783         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
784 }
785
786 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
787                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
788                  struct dma_attrs *attrs)
789 {
790         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
791         int ret;
792
793         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
794         if (unlikely(ret))
795                 return ret;
796
797         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
798         return 0;
799 }
800
801 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
802         size_t size, enum dma_data_direction dir,
803         void (*op)(const void *, size_t, int))
804 {
805         unsigned long pfn;
806         size_t left = size;
807
808         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
809         offset %= PAGE_SIZE;
810
811         /*
812          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
813          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
814          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
815          * optimized out.
816          */
817         do {
818                 size_t len = left;
819                 void *vaddr;
820
821                 page = pfn_to_page(pfn);
822
823                 if (PageHighMem(page)) {
824                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
825                                 len = PAGE_SIZE - offset;
826
827                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
828                                 vaddr = kmap_atomic(page);
829                                 op(vaddr + offset, len, dir);
830                                 kunmap_atomic(vaddr);
831                         } else {
832                                 vaddr = kmap_high_get(page);
833                                 if (vaddr) {
834                                         op(vaddr + offset, len, dir);
835                                         kunmap_high(page);
836                                 }
837                         }
838                 } else {
839                         vaddr = page_address(page) + offset;
840                         op(vaddr, len, dir);
841                 }
842                 offset = 0;
843                 pfn++;
844                 left -= len;
845         } while (left);
846 }
847
848 /*
849  * Make an area consistent for devices.
850  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
851  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
852  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
853  */
854 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
855         size_t size, enum dma_data_direction dir)
856 {
857         unsigned long paddr;
858
859         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
860
861         paddr = page_to_phys(page) + off;
862         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
863                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
864         } else {
865                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
866         }
867         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
868 }
869
870 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
871         size_t size, enum dma_data_direction dir)
872 {
873         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
874
875         /* FIXME: non-speculating: not required */
876         /* don't bother invalidating if DMA to device */
877         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
878                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
879
880         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
881
882         /*
883          * Mark the D-cache clean for this page to avoid extra flushing.
884          */
885         if (dir != DMA_TO_DEVICE && off == 0 && size >= PAGE_SIZE)
886                 set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
887 }
888
889 /**
890  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
891  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
892  * @sg: list of buffers
893  * @nents: number of buffers to map
894  * @dir: DMA transfer direction
895  *
896  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
897  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
898  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
899  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
900  * sg_dma_{address,length}.
901  *
902  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
903  * here.
904  */
905 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
906                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
907 {
908         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
909         struct scatterlist *s;
910         int i, j;
911
912         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
913 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
914                 s->dma_length = s->length;
915 #endif
916                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
917                                                 s->length, dir, attrs);
918                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
919                         goto bad_mapping;
920         }
921         return nents;
922
923  bad_mapping:
924         for_each_sg(sg, s, i, j)
925                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
926         return 0;
927 }
928
929 /**
930  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
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 unmap (same as was passed to dma_map_sg)
934  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
935  *
936  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
937  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
938  */
939 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
940                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
941 {
942         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
943         struct scatterlist *s;
944
945         int i;
946
947         for_each_sg(sg, s, nents, i)
948                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
949 }
950
951 /**
952  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
953  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
954  * @sg: list of buffers
955  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
956  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
957  */
958 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
959                         int nents, enum dma_data_direction dir)
960 {
961         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
962         struct scatterlist *s;
963         int i;
964
965         for_each_sg(sg, s, nents, i)
966                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
967                                          dir);
968 }
969
970 /**
971  * arm_dma_sync_sg_for_device
972  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
973  * @sg: list of buffers
974  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
975  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
976  */
977 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
978                         int nents, enum dma_data_direction dir)
979 {
980         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
981         struct scatterlist *s;
982         int i;
983
984         for_each_sg(sg, s, nents, i)
985                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
986                                             dir);
987 }
988
989 /*
990  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
991  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
992  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
993  * to this function.
994  */
995 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
996 {
997         if (mask < (u64)arm_dma_limit)
998                 return 0;
999         return 1;
1000 }
1001 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
1002
1003 int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask)
1004 {
1005         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, dma_mask))
1006                 return -EIO;
1007
1008         *dev->dma_mask = dma_mask;
1009
1010         return 0;
1011 }
1012
1013 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
1014
1015 static int __init dma_debug_do_init(void)
1016 {
1017         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
1018         return 0;
1019 }
1020 fs_initcall(dma_debug_do_init);
1021
1022 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1023
1024 /* IOMMU */
1025
1026 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1027                                       size_t size)
1028 {
1029         unsigned int order = get_order(size);
1030         unsigned int align = 0;
1031         unsigned int count, start;
1032         unsigned long flags;
1033
1034         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1035                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1036
1037         count = ((PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT) +
1038                  (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1039
1040         if (order > mapping->order)
1041                 align = (1 << (order - mapping->order)) - 1;
1042
1043         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1044         start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmap, mapping->bits, 0,
1045                                            count, align);
1046         if (start > mapping->bits) {
1047                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1048                 return DMA_ERROR_CODE;
1049         }
1050
1051         bitmap_set(mapping->bitmap, start, count);
1052         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1053
1054         return mapping->base + (start << (mapping->order + PAGE_SHIFT));
1055 }
1056
1057 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1058                                dma_addr_t addr, size_t size)
1059 {
1060         unsigned int start = (addr - mapping->base) >>
1061                              (mapping->order + PAGE_SHIFT);
1062         unsigned int count = ((size >> PAGE_SHIFT) +
1063                               (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1064         unsigned long flags;
1065
1066         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1067         bitmap_clear(mapping->bitmap, start, count);
1068         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1069 }
1070
1071 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1072                                           gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1073 {
1074         struct page **pages;
1075         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1076         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1077         int i = 0;
1078
1079         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1080                 pages = kzalloc(array_size, gfp);
1081         else
1082                 pages = vzalloc(array_size);
1083         if (!pages)
1084                 return NULL;
1085
1086         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS, attrs))
1087         {
1088                 unsigned long order = get_order(size);
1089                 struct page *page;
1090
1091                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
1092                 if (!page)
1093                         goto error;
1094
1095                 __dma_clear_buffer(page, size);
1096
1097                 for (i = 0; i < count; i++)
1098                         pages[i] = page + i;
1099
1100                 return pages;
1101         }
1102
1103         /*
1104          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1105          */
1106         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1107
1108         while (count) {
1109                 int j, order = __fls(count);
1110
1111                 pages[i] = alloc_pages(gfp, order);
1112                 while (!pages[i] && order)
1113                         pages[i] = alloc_pages(gfp, --order);
1114                 if (!pages[i])
1115                         goto error;
1116
1117                 if (order) {
1118                         split_page(pages[i], order);
1119                         j = 1 << order;
1120                         while (--j)
1121                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1122                 }
1123
1124                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
1125                 i += 1 << order;
1126                 count -= 1 << order;
1127         }
1128
1129         return pages;
1130 error:
1131         while (i--)
1132                 if (pages[i])
1133                         __free_pages(pages[i], 0);
1134         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1135                 kfree(pages);
1136         else
1137                 vfree(pages);
1138         return NULL;
1139 }
1140
1141 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1142                                size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1143 {
1144         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1145         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1146         int i;
1147
1148         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS, attrs)) {
1149                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1150         } else {
1151                 for (i = 0; i < count; i++)
1152                         if (pages[i])
1153                                 __free_pages(pages[i], 0);
1154         }
1155
1156         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1157                 kfree(pages);
1158         else
1159                 vfree(pages);
1160         return 0;
1161 }
1162
1163 /*
1164  * Create a CPU mapping for a specified pages
1165  */
1166 static void *
1167 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1168                     const void *caller)
1169 {
1170         unsigned int i, nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1171         struct vm_struct *area;
1172         unsigned long p;
1173
1174         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
1175                                   caller);
1176         if (!area)
1177                 return NULL;
1178
1179         area->pages = pages;
1180         area->nr_pages = nr_pages;
1181         p = (unsigned long)area->addr;
1182
1183         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1184                 phys_addr_t phys = __pfn_to_phys(page_to_pfn(pages[i]));
1185                 if (ioremap_page_range(p, p + PAGE_SIZE, phys, prot))
1186                         goto err;
1187                 p += PAGE_SIZE;
1188         }
1189         return area->addr;
1190 err:
1191         unmap_kernel_range((unsigned long)area->addr, size);
1192         vunmap(area->addr);
1193         return NULL;
1194 }
1195
1196 /*
1197  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1198  */
1199 static dma_addr_t
1200 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1201 {
1202         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1203         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1204         dma_addr_t dma_addr, iova;
1205         int i, ret = DMA_ERROR_CODE;
1206
1207         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1208         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1209                 return dma_addr;
1210
1211         iova = dma_addr;
1212         for (i = 0; i < count; ) {
1213                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1214                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1215                 unsigned int len, j;
1216
1217                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1218                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1219                                 break;
1220
1221                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1222                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1223                 if (ret < 0)
1224                         goto fail;
1225                 iova += len;
1226                 i = j;
1227         }
1228         return dma_addr;
1229 fail:
1230         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1231         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1232         return DMA_ERROR_CODE;
1233 }
1234
1235 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1236 {
1237         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1238
1239         /*
1240          * add optional in-page offset from iova to size and align
1241          * result to page size
1242          */
1243         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1244         iova &= PAGE_MASK;
1245
1246         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1247         __free_iova(mapping, iova, size);
1248         return 0;
1249 }
1250
1251 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1252 {
1253         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
1254         struct page **pages = pool->pages;
1255         int offs = (addr - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1256
1257         return pages + offs;
1258 }
1259
1260 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, struct dma_attrs *attrs)
1261 {
1262         struct vm_struct *area;
1263
1264         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1265                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1266
1267         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1268                 return cpu_addr;
1269
1270         area = find_vm_area(cpu_addr);
1271         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1272                 return area->pages;
1273         return NULL;
1274 }
1275
1276 static void *__iommu_alloc_atomic(struct device *dev, size_t size,
1277                                   dma_addr_t *handle)
1278 {
1279         struct page *page;
1280         void *addr;
1281
1282         addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1283         if (!addr)
1284                 return NULL;
1285
1286         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size);
1287         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1288                 goto err_mapping;
1289
1290         return addr;
1291
1292 err_mapping:
1293         __free_from_pool(addr, size);
1294         return NULL;
1295 }
1296
1297 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1298                                 dma_addr_t handle, size_t size)
1299 {
1300         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1301         __free_from_pool(cpu_addr, size);
1302 }
1303
1304 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1305             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1306 {
1307         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1308         struct page **pages;
1309         void *addr = NULL;
1310
1311         /* Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1312          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1313          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1314          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1315          * platform--see CONFIG_HUGETLB_PAGE. */
1316         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1317
1318         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1319         size = PAGE_ALIGN(size);
1320
1321         if (gfp & GFP_ATOMIC)
1322                 return __iommu_alloc_atomic(dev, size, handle);
1323
1324         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs);
1325         if (!pages)
1326                 return NULL;
1327
1328         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1329         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1330                 goto err_buffer;
1331
1332         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1333                 return pages;
1334
1335         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1336                                    __builtin_return_address(0));
1337         if (!addr)
1338                 goto err_mapping;
1339
1340         return addr;
1341
1342 err_mapping:
1343         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1344 err_buffer:
1345         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1346         return NULL;
1347 }
1348
1349 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1350                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1351                     struct dma_attrs *attrs)
1352 {
1353         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1354         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1355         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1356
1357         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1358
1359         if (!pages)
1360                 return -ENXIO;
1361
1362         do {
1363                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1364                 if (ret) {
1365                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1366                         return ret;
1367                 }
1368                 uaddr += PAGE_SIZE;
1369                 usize -= PAGE_SIZE;
1370         } while (usize > 0);
1371
1372         return 0;
1373 }
1374
1375 /*
1376  * free a page as defined by the above mapping.
1377  * Must not be called with IRQs disabled.
1378  */
1379 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1380                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1381 {
1382         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1383         size = PAGE_ALIGN(size);
1384
1385         if (!pages) {
1386                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1387                 return;
1388         }
1389
1390         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1391                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size);
1392                 return;
1393         }
1394
1395         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1396                 unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
1397                 vunmap(cpu_addr);
1398         }
1399
1400         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1401         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1402 }
1403
1404 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1405                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1406                                  size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1407 {
1408         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1409         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1410
1411         if (!pages)
1412                 return -ENXIO;
1413
1414         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1415                                          GFP_KERNEL);
1416 }
1417
1418 /*
1419  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1420  */
1421 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1422                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1423                           enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1424                           bool is_coherent)
1425 {
1426         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1427         dma_addr_t iova, iova_base;
1428         int ret = 0;
1429         unsigned int count;
1430         struct scatterlist *s;
1431
1432         size = PAGE_ALIGN(size);
1433         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1434
1435         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1436         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1437                 return -ENOMEM;
1438
1439         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1440                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1441                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1442
1443                 if (!is_coherent &&
1444                         !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1445                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1446
1447                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1448                 if (ret < 0)
1449                         goto fail;
1450                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1451                 iova += len;
1452         }
1453         *handle = iova_base;
1454
1455         return 0;
1456 fail:
1457         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1458         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1459         return ret;
1460 }
1461
1462 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1463                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1464                      bool is_coherent)
1465 {
1466         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1467         int i, count = 0;
1468         unsigned int offset = s->offset;
1469         unsigned int size = s->offset + s->length;
1470         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1471
1472         for (i = 1; i < nents; i++) {
1473                 s = sg_next(s);
1474
1475                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1476                 s->dma_length = 0;
1477
1478                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1479                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1480                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1481                                 goto bad_mapping;
1482
1483                         dma->dma_address += offset;
1484                         dma->dma_length = size - offset;
1485
1486                         size = offset = s->offset;
1487                         start = s;
1488                         dma = sg_next(dma);
1489                         count += 1;
1490                 }
1491                 size += s->length;
1492         }
1493         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1494                 is_coherent) < 0)
1495                 goto bad_mapping;
1496
1497         dma->dma_address += offset;
1498         dma->dma_length = size - offset;
1499
1500         return count+1;
1501
1502 bad_mapping:
1503         for_each_sg(sg, s, count, i)
1504                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1505         return 0;
1506 }
1507
1508 /**
1509  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1510  * @dev: valid struct device pointer
1511  * @sg: list of buffers
1512  * @nents: number of buffers to map
1513  * @dir: DMA transfer direction
1514  *
1515  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1516  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1517  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1518  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1519  */
1520 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1521                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1522 {
1523         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1524 }
1525
1526 /**
1527  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1528  * @dev: valid struct device pointer
1529  * @sg: list of buffers
1530  * @nents: number of buffers to map
1531  * @dir: DMA transfer direction
1532  *
1533  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1534  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1535  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1536  * sg_dma_{address,length}.
1537  */
1538 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1539                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1540 {
1541         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1542 }
1543
1544 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1545                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1546                 bool is_coherent)
1547 {
1548         struct scatterlist *s;
1549         int i;
1550
1551         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1552                 if (sg_dma_len(s))
1553                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1554                                                sg_dma_len(s));
1555                 if (!is_coherent &&
1556                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1557                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1558                                               s->length, dir);
1559         }
1560 }
1561
1562 /**
1563  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1564  * @dev: valid struct device pointer
1565  * @sg: list of buffers
1566  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1567  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1568  *
1569  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1570  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1571  */
1572 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1573                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1574 {
1575         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1576 }
1577
1578 /**
1579  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1580  * @dev: valid struct device pointer
1581  * @sg: list of buffers
1582  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1583  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1584  *
1585  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1586  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1587  */
1588 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1589                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1590 {
1591         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1592 }
1593
1594 /**
1595  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1596  * @dev: valid struct device pointer
1597  * @sg: list of buffers
1598  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1599  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1600  */
1601 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1602                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1603 {
1604         struct scatterlist *s;
1605         int i;
1606
1607         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1608                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1609
1610 }
1611
1612 /**
1613  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1614  * @dev: valid struct device pointer
1615  * @sg: list of buffers
1616  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1617  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1618  */
1619 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1620                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1621 {
1622         struct scatterlist *s;
1623         int i;
1624
1625         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1626                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1627 }
1628
1629
1630 /**
1631  * arm_coherent_iommu_map_page
1632  * @dev: valid struct device pointer
1633  * @page: page that buffer resides in
1634  * @offset: offset into page for start of buffer
1635  * @size: size of buffer to map
1636  * @dir: DMA transfer direction
1637  *
1638  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1639  */
1640 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1641              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1642              struct dma_attrs *attrs)
1643 {
1644         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1645         dma_addr_t dma_addr;
1646         int ret, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1647
1648         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1649         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1650                 return dma_addr;
1651
1652         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, 0);
1653         if (ret < 0)
1654                 goto fail;
1655
1656         return dma_addr + offset;
1657 fail:
1658         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1659         return DMA_ERROR_CODE;
1660 }
1661
1662 /**
1663  * arm_iommu_map_page
1664  * @dev: valid struct device pointer
1665  * @page: page that buffer resides in
1666  * @offset: offset into page for start of buffer
1667  * @size: size of buffer to map
1668  * @dir: DMA transfer direction
1669  *
1670  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1671  */
1672 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1673              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1674              struct dma_attrs *attrs)
1675 {
1676         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1677                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1678
1679         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1680 }
1681
1682 /**
1683  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1684  * @dev: valid struct device pointer
1685  * @handle: DMA address of buffer
1686  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1687  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1688  *
1689  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1690  */
1691 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1692                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1693                 struct dma_attrs *attrs)
1694 {
1695         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1696         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1697         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1698         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1699
1700         if (!iova)
1701                 return;
1702
1703         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1704         __free_iova(mapping, iova, len);
1705 }
1706
1707 /**
1708  * arm_iommu_unmap_page
1709  * @dev: valid struct device pointer
1710  * @handle: DMA address of buffer
1711  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1712  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1713  *
1714  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1715  */
1716 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1717                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1718                 struct dma_attrs *attrs)
1719 {
1720         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1721         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1722         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1723         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1724         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1725
1726         if (!iova)
1727                 return;
1728
1729         if (WARN_ON(!pfn_valid(page_to_pfn(page))))
1730                 return;
1731
1732         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1733                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1734
1735         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1736         __free_iova(mapping, iova, len);
1737 }
1738
1739 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1740                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1741 {
1742         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1743         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1744         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1745         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1746
1747         if (!iova)
1748                 return;
1749
1750         if (WARN_ON(!pfn_valid(page_to_pfn(page))))
1751                 return;
1752
1753         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1754 }
1755
1756 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1757                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1758 {
1759         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1760         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1761         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1762         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1763
1764         if (!iova)
1765                 return;
1766
1767         if (WARN_ON(!pfn_valid(page_to_pfn(page))))
1768                 return;
1769
1770         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1771 }
1772
1773 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1774         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1775         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1776         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1777         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1778
1779         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1780         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1781         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1782         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1783
1784         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1785         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1786         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1787         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1788
1789         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
1790 };
1791
1792 struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
1793         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1794         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1795         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1796         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1797
1798         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
1799         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
1800
1801         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
1802         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
1803
1804         .set_dma_mask   = arm_dma_set_mask,
1805 };
1806
1807 /**
1808  * arm_iommu_create_mapping
1809  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1810  * @base: start address of the valid IO address space
1811  * @size: size of the valid IO address space
1812  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1813  *
1814  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1815  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1816  * mapping with IOMMU aware functions.
1817  *
1818  * The client device need to be attached to the mapping with
1819  * arm_iommu_attach_device function.
1820  */
1821 struct dma_iommu_mapping *
1822 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1823                          int order)
1824 {
1825         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1826         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1827         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1828         int err = -ENOMEM;
1829
1830         if (!count)
1831                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1832
1833         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1834         if (!mapping)
1835                 goto err;
1836
1837         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1838         if (!mapping->bitmap)
1839                 goto err2;
1840
1841         mapping->base = base;
1842         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1843         mapping->order = order;
1844         spin_lock_init(&mapping->lock);
1845
1846         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1847         if (!mapping->domain)
1848                 goto err3;
1849
1850         kref_init(&mapping->kref);
1851         return mapping;
1852 err3:
1853         kfree(mapping->bitmap);
1854 err2:
1855         kfree(mapping);
1856 err:
1857         return ERR_PTR(err);
1858 }
1859 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
1860
1861 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1862 {
1863         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1864                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1865
1866         iommu_domain_free(mapping->domain);
1867         kfree(mapping->bitmap);
1868         kfree(mapping);
1869 }
1870
1871 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1872 {
1873         if (mapping)
1874                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1875 }
1876 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
1877
1878 /**
1879  * arm_iommu_attach_device
1880  * @dev: valid struct device pointer
1881  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1882  *      arm_iommu_create_mapping)
1883  *
1884  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1885  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1886  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1887  * the same io address space mapping.
1888  */
1889 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1890                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1891 {
1892         int err;
1893
1894         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1895         if (err)
1896                 return err;
1897
1898         kref_get(&mapping->kref);
1899         dev->archdata.mapping = mapping;
1900         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1901
1902         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1903         return 0;
1904 }
1905 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
1906
1907 /**
1908  * arm_iommu_detach_device
1909  * @dev: valid struct device pointer
1910  *
1911  * Detaches the provided device from a previously attached map.
1912  * This voids the dma operations (dma_map_ops pointer)
1913  */
1914 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
1915 {
1916         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1917
1918         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1919         if (!mapping) {
1920                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
1921                 return;
1922         }
1923
1924         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
1925         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1926         mapping = NULL;
1927         set_dma_ops(dev, NULL);
1928
1929         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
1930 }
1931 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
1932
1933 #endif