6563e38726599275798872cb3f3fdc6cf44336ab
[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         void *ptr;
190         /*
191          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
192          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
193          */
194         ptr = page_address(page);
195         if (ptr) {
196                 memset(ptr, 0, size);
197                 dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
198                 outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
199         }
200 }
201
202 /*
203  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
204  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
205  */
206 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
207 {
208         unsigned long order = get_order(size);
209         struct page *page, *p, *e;
210
211         page = alloc_pages(gfp, order);
212         if (!page)
213                 return NULL;
214
215         /*
216          * Now split the huge page and free the excess pages
217          */
218         split_page(page, order);
219         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
220                 __free_page(p);
221
222         __dma_clear_buffer(page, size);
223
224         return page;
225 }
226
227 /*
228  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
229  */
230 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
231 {
232         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
233
234         while (page < e) {
235                 __free_page(page);
236                 page++;
237         }
238 }
239
240 #ifdef CONFIG_MMU
241 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
242 #error ARM Coherent DMA allocator does not (yet) support huge TLB
243 #endif
244
245 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
246                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page);
247
248 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
249                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
250                                  const void *caller);
251
252 static void *
253 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
254         const void *caller)
255 {
256         struct vm_struct *area;
257         unsigned long addr;
258
259         /*
260          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
261          * set VM_USERMAP flags too.
262          */
263         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
264                                   caller);
265         if (!area)
266                 return NULL;
267         addr = (unsigned long)area->addr;
268         area->phys_addr = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
269
270         if (ioremap_page_range(addr, addr + size, area->phys_addr, prot)) {
271                 vunmap((void *)addr);
272                 return NULL;
273         }
274         return (void *)addr;
275 }
276
277 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
278 {
279         unsigned int flags = VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP;
280         struct vm_struct *area = find_vm_area(cpu_addr);
281         if (!area || (area->flags & flags) != flags) {
282                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
283                 return;
284         }
285         unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
286         vunmap(cpu_addr);
287 }
288
289 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
290
291 struct dma_pool {
292         size_t size;
293         spinlock_t lock;
294         unsigned long *bitmap;
295         unsigned long nr_pages;
296         void *vaddr;
297         struct page **pages;
298 };
299
300 static struct dma_pool atomic_pool = {
301         .size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE,
302 };
303
304 static int __init early_coherent_pool(char *p)
305 {
306         atomic_pool.size = memparse(p, &p);
307         return 0;
308 }
309 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
310
311 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
312 {
313         /*
314          * Catch any attempt to set the pool size too late.
315          */
316         BUG_ON(atomic_pool.vaddr);
317
318         /*
319          * Set architecture specific coherent pool size only if
320          * it has not been changed by kernel command line parameter.
321          */
322         if (atomic_pool.size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
323                 atomic_pool.size = size;
324 }
325
326 /*
327  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
328  */
329 static int __init atomic_pool_init(void)
330 {
331         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
332         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(pgprot_kernel);
333         unsigned long nr_pages = pool->size >> PAGE_SHIFT;
334         unsigned long *bitmap;
335         struct page *page;
336         struct page **pages;
337         void *ptr;
338         int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(nr_pages) * sizeof(long);
339
340         bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
341         if (!bitmap)
342                 goto no_bitmap;
343
344         pages = kzalloc(nr_pages * sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
345         if (!pages)
346                 goto no_pages;
347
348         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
349                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, pool->size, prot, &page);
350         else
351                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, pool->size, GFP_KERNEL, prot,
352                                            &page, NULL);
353         if (ptr) {
354                 int i;
355
356                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
357                         pages[i] = page + i;
358
359                 spin_lock_init(&pool->lock);
360                 pool->vaddr = ptr;
361                 pool->pages = pages;
362                 pool->bitmap = bitmap;
363                 pool->nr_pages = nr_pages;
364                 pr_info("DMA: preallocated %u KiB pool for atomic coherent allocations\n",
365                        (unsigned)pool->size / 1024);
366                 return 0;
367         }
368
369         kfree(pages);
370 no_pages:
371         kfree(bitmap);
372 no_bitmap:
373         pr_err("DMA: failed to allocate %u KiB pool for atomic coherent allocation\n",
374                (unsigned)pool->size / 1024);
375         return -ENOMEM;
376 }
377 /*
378  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
379  */
380 postcore_initcall(atomic_pool_init);
381
382 struct dma_contig_early_reserve {
383         phys_addr_t base;
384         unsigned long size;
385 };
386
387 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
388
389 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
390
391 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
392 {
393         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
394         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
395         dma_mmu_remap_num++;
396 }
397
398 void __init dma_contiguous_remap(void)
399 {
400         int i;
401         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
402                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
403                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
404                 struct map_desc map;
405                 unsigned long addr;
406
407                 if (end > arm_lowmem_limit)
408                         end = arm_lowmem_limit;
409                 if (start >= end)
410                         continue;
411
412                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
413                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
414                 map.length = end - start;
415                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
416
417                 /*
418                  * Clear previous low-memory mapping
419                  */
420                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
421                      addr += PMD_SIZE)
422                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
423
424                 iotable_init(&map, 1);
425         }
426 }
427
428 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
429                             void *data)
430 {
431         struct page *page = virt_to_page(addr);
432         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
433
434         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
435         return 0;
436 }
437
438 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
439 {
440         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
441         unsigned end = start + size;
442
443         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
444         dsb();
445         flush_tlb_kernel_range(start, end);
446 }
447
448 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
449                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
450                                  const void *caller)
451 {
452         struct page *page;
453         void *ptr;
454         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
455         if (!page)
456                 return NULL;
457
458         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
459         if (!ptr) {
460                 __dma_free_buffer(page, size);
461                 return NULL;
462         }
463
464         *ret_page = page;
465         return ptr;
466 }
467
468 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
469 {
470         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
471         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
472         unsigned int pageno;
473         unsigned long flags;
474         void *ptr = NULL;
475         unsigned long align_mask;
476
477         if (!pool->vaddr) {
478                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
479                 return NULL;
480         }
481
482         /*
483          * Align the region allocation - allocations from pool are rather
484          * small, so align them to their order in pages, minimum is a page
485          * size. This helps reduce fragmentation of the DMA space.
486          */
487         align_mask = (1 << get_order(size)) - 1;
488
489         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
490         pageno = bitmap_find_next_zero_area(pool->bitmap, pool->nr_pages,
491                                             0, count, align_mask);
492         if (pageno < pool->nr_pages) {
493                 bitmap_set(pool->bitmap, pageno, count);
494                 ptr = pool->vaddr + PAGE_SIZE * pageno;
495                 *ret_page = pool->pages[pageno];
496         } else {
497                 pr_err_once("ERROR: %u KiB atomic DMA coherent pool is too small!\n"
498                             "Please increase it with coherent_pool= kernel parameter!\n",
499                             (unsigned)pool->size / 1024);
500         }
501         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
502
503         return ptr;
504 }
505
506 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
507 {
508         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
509         void *end = start + size;
510         void *pool_start = pool->vaddr;
511         void *pool_end = pool->vaddr + pool->size;
512
513         if (start < pool_start || start >= pool_end)
514                 return false;
515
516         if (end <= pool_end)
517                 return true;
518
519         WARN(1, "Wrong coherent size(%p-%p) from atomic pool(%p-%p)\n",
520              start, end - 1, pool_start, pool_end - 1);
521
522         return false;
523 }
524
525 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
526 {
527         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
528         unsigned long pageno, count;
529         unsigned long flags;
530
531         if (!__in_atomic_pool(start, size))
532                 return 0;
533
534         pageno = (start - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
535         count = size >> PAGE_SHIFT;
536
537         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
538         bitmap_clear(pool->bitmap, pageno, count);
539         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
540
541         return 1;
542 }
543
544 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
545                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page)
546 {
547         unsigned long order = get_order(size);
548         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
549         struct page *page;
550
551         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
552         if (!page)
553                 return NULL;
554
555         __dma_clear_buffer(page, size);
556         __dma_remap(page, size, prot);
557
558         *ret_page = page;
559         return page_address(page);
560 }
561
562 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
563                                    size_t size)
564 {
565         __dma_remap(page, size, pgprot_kernel);
566         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
567 }
568
569 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
570 {
571         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
572                             pgprot_writecombine(prot) :
573                             pgprot_dmacoherent(prot);
574         return prot;
575 }
576
577 #define nommu() 0
578
579 #else   /* !CONFIG_MMU */
580
581 #define nommu() 1
582
583 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)   __pgprot(0)
584 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c)      NULL
585 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
586 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret)           NULL
587 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        0
588 #define __free_from_contiguous(dev, page, size)                 do { } while (0)
589 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
590
591 #endif  /* CONFIG_MMU */
592
593 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
594                                    struct page **ret_page)
595 {
596         struct page *page;
597         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
598         if (!page)
599                 return NULL;
600
601         *ret_page = page;
602         return page_address(page);
603 }
604
605
606
607 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
608                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent, const void *caller)
609 {
610         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
611         struct page *page = NULL;
612         void *addr;
613
614 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
615         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
616         if (limit && size >= limit) {
617                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
618                         size, mask);
619                 return NULL;
620         }
621 #endif
622
623         if (!mask)
624                 return NULL;
625
626         if (mask < 0xffffffffULL)
627                 gfp |= GFP_DMA;
628
629         /*
630          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
631          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
632          * handle them.  The real problem is that this flag probably
633          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
634          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
635          */
636         gfp &= ~(__GFP_COMP);
637
638         *handle = DMA_ERROR_CODE;
639         size = PAGE_ALIGN(size);
640
641         if (is_coherent || nommu())
642                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
643         else if (!(gfp & __GFP_WAIT))
644                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
645         else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
646                 addr = __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, &page, caller);
647         else
648                 addr = __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, &page);
649
650         if (addr)
651                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
652
653         return addr;
654 }
655
656 /*
657  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
658  * virtual and bus address for that space.
659  */
660 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
661                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
662 {
663         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
664         void *memory;
665
666         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
667                 return memory;
668
669         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
670                            __builtin_return_address(0));
671 }
672
673 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
674         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
675 {
676         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
677         void *memory;
678
679         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
680                 return memory;
681
682         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, true,
683                            __builtin_return_address(0));
684 }
685
686 /*
687  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
688  */
689 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
690                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
691                  struct dma_attrs *attrs)
692 {
693         int ret = -ENXIO;
694 #ifdef CONFIG_MMU
695         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
696         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
697         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
698         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
699
700         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
701
702         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
703                 return ret;
704
705         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
706                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
707                                       pfn + off,
708                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
709                                       vma->vm_page_prot);
710         }
711 #endif  /* CONFIG_MMU */
712
713         return ret;
714 }
715
716 /*
717  * Free a buffer as defined by the above mapping.
718  */
719 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
720                            dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs,
721                            bool is_coherent)
722 {
723         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
724
725         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
726                 return;
727
728         size = PAGE_ALIGN(size);
729
730         if (is_coherent || nommu()) {
731                 __dma_free_buffer(page, size);
732         } else if (__free_from_pool(cpu_addr, size)) {
733                 return;
734         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
735                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
736                 __dma_free_buffer(page, size);
737         } else {
738                 /*
739                  * Non-atomic allocations cannot be freed with IRQs disabled
740                  */
741                 WARN_ON(irqs_disabled());
742                 __free_from_contiguous(dev, page, size);
743         }
744 }
745
746 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
747                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
748 {
749         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
750 }
751
752 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
753                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
754 {
755         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
756 }
757
758 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
759                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
760                  struct dma_attrs *attrs)
761 {
762         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
763         int ret;
764
765         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
766         if (unlikely(ret))
767                 return ret;
768
769         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
770         return 0;
771 }
772
773 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
774         size_t size, enum dma_data_direction dir,
775         void (*op)(const void *, size_t, int))
776 {
777         unsigned long pfn;
778         size_t left = size;
779
780         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
781         offset %= PAGE_SIZE;
782
783         /*
784          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
785          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
786          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
787          * optimized out.
788          */
789         do {
790                 size_t len = left;
791                 void *vaddr;
792
793                 page = pfn_to_page(pfn);
794
795                 if (PageHighMem(page)) {
796                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
797                                 len = PAGE_SIZE - offset;
798                         vaddr = kmap_high_get(page);
799                         if (vaddr) {
800                                 vaddr += offset;
801                                 op(vaddr, len, dir);
802                                 kunmap_high(page);
803                         } else if (cache_is_vipt()) {
804                                 /* unmapped pages might still be cached */
805                                 vaddr = kmap_atomic(page);
806                                 op(vaddr + offset, len, dir);
807                                 kunmap_atomic(vaddr);
808                         }
809                 } else {
810                         vaddr = page_address(page) + offset;
811                         op(vaddr, len, dir);
812                 }
813                 offset = 0;
814                 pfn++;
815                 left -= len;
816         } while (left);
817 }
818
819 /*
820  * Make an area consistent for devices.
821  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
822  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
823  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
824  */
825 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
826         size_t size, enum dma_data_direction dir)
827 {
828         unsigned long paddr;
829
830         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
831
832         paddr = page_to_phys(page) + off;
833         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
834                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
835         } else {
836                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
837         }
838         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
839 }
840
841 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
842         size_t size, enum dma_data_direction dir)
843 {
844         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
845
846         /* FIXME: non-speculating: not required */
847         /* don't bother invalidating if DMA to device */
848         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
849                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
850
851         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
852
853         /*
854          * Mark the D-cache clean for this page to avoid extra flushing.
855          */
856         if (dir != DMA_TO_DEVICE && off == 0 && size >= PAGE_SIZE)
857                 set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
858 }
859
860 /**
861  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
862  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
863  * @sg: list of buffers
864  * @nents: number of buffers to map
865  * @dir: DMA transfer direction
866  *
867  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
868  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
869  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
870  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
871  * sg_dma_{address,length}.
872  *
873  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
874  * here.
875  */
876 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
877                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
878 {
879         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
880         struct scatterlist *s;
881         int i, j;
882
883         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
884 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
885                 s->dma_length = s->length;
886 #endif
887                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
888                                                 s->length, dir, attrs);
889                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
890                         goto bad_mapping;
891         }
892         return nents;
893
894  bad_mapping:
895         for_each_sg(sg, s, i, j)
896                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
897         return 0;
898 }
899
900 /**
901  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
902  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
903  * @sg: list of buffers
904  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
905  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
906  *
907  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
908  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
909  */
910 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
911                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
912 {
913         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
914         struct scatterlist *s;
915
916         int i;
917
918         for_each_sg(sg, s, nents, i)
919                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
920 }
921
922 /**
923  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
924  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
925  * @sg: list of buffers
926  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
927  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
928  */
929 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
930                         int nents, enum dma_data_direction dir)
931 {
932         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
933         struct scatterlist *s;
934         int i;
935
936         for_each_sg(sg, s, nents, i)
937                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
938                                          dir);
939 }
940
941 /**
942  * arm_dma_sync_sg_for_device
943  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
944  * @sg: list of buffers
945  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
946  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
947  */
948 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
949                         int nents, enum dma_data_direction dir)
950 {
951         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
952         struct scatterlist *s;
953         int i;
954
955         for_each_sg(sg, s, nents, i)
956                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
957                                             dir);
958 }
959
960 /*
961  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
962  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
963  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
964  * to this function.
965  */
966 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
967 {
968         if (mask < (u64)arm_dma_limit)
969                 return 0;
970         return 1;
971 }
972 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
973
974 int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask)
975 {
976         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, dma_mask))
977                 return -EIO;
978
979         *dev->dma_mask = dma_mask;
980
981         return 0;
982 }
983
984 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
985
986 static int __init dma_debug_do_init(void)
987 {
988         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
989         return 0;
990 }
991 fs_initcall(dma_debug_do_init);
992
993 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
994
995 /* IOMMU */
996
997 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
998                                       size_t size)
999 {
1000         unsigned int order = get_order(size);
1001         unsigned int align = 0;
1002         unsigned int count, start;
1003         unsigned long flags;
1004
1005         count = ((PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT) +
1006                  (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1007
1008         if (order > mapping->order)
1009                 align = (1 << (order - mapping->order)) - 1;
1010
1011         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1012         start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmap, mapping->bits, 0,
1013                                            count, align);
1014         if (start > mapping->bits) {
1015                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1016                 return DMA_ERROR_CODE;
1017         }
1018
1019         bitmap_set(mapping->bitmap, start, count);
1020         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1021
1022         return mapping->base + (start << (mapping->order + PAGE_SHIFT));
1023 }
1024
1025 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1026                                dma_addr_t addr, size_t size)
1027 {
1028         unsigned int start = (addr - mapping->base) >>
1029                              (mapping->order + PAGE_SHIFT);
1030         unsigned int count = ((size >> PAGE_SHIFT) +
1031                               (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1032         unsigned long flags;
1033
1034         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1035         bitmap_clear(mapping->bitmap, start, count);
1036         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1037 }
1038
1039 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1040                                           gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1041 {
1042         struct page **pages;
1043         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1044         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1045         int i = 0;
1046
1047         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1048                 pages = kzalloc(array_size, gfp);
1049         else
1050                 pages = vzalloc(array_size);
1051         if (!pages)
1052                 return NULL;
1053
1054         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS, attrs))
1055         {
1056                 unsigned long order = get_order(size);
1057                 struct page *page;
1058
1059                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
1060                 if (!page)
1061                         goto error;
1062
1063                 __dma_clear_buffer(page, size);
1064
1065                 for (i = 0; i < count; i++)
1066                         pages[i] = page + i;
1067
1068                 return pages;
1069         }
1070
1071         while (count) {
1072                 int j, order = __fls(count);
1073
1074                 pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, order);
1075                 while (!pages[i] && order)
1076                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, --order);
1077                 if (!pages[i])
1078                         goto error;
1079
1080                 if (order) {
1081                         split_page(pages[i], order);
1082                         j = 1 << order;
1083                         while (--j)
1084                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1085                 }
1086
1087                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
1088                 i += 1 << order;
1089                 count -= 1 << order;
1090         }
1091
1092         return pages;
1093 error:
1094         while (i--)
1095                 if (pages[i])
1096                         __free_pages(pages[i], 0);
1097         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1098                 kfree(pages);
1099         else
1100                 vfree(pages);
1101         return NULL;
1102 }
1103
1104 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1105                                size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1106 {
1107         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1108         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1109         int i;
1110
1111         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS, attrs)) {
1112                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1113         } else {
1114                 for (i = 0; i < count; i++)
1115                         if (pages[i])
1116                                 __free_pages(pages[i], 0);
1117         }
1118
1119         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1120                 kfree(pages);
1121         else
1122                 vfree(pages);
1123         return 0;
1124 }
1125
1126 /*
1127  * Create a CPU mapping for a specified pages
1128  */
1129 static void *
1130 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1131                     const void *caller)
1132 {
1133         unsigned int i, nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1134         struct vm_struct *area;
1135         unsigned long p;
1136
1137         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
1138                                   caller);
1139         if (!area)
1140                 return NULL;
1141
1142         area->pages = pages;
1143         area->nr_pages = nr_pages;
1144         p = (unsigned long)area->addr;
1145
1146         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1147                 phys_addr_t phys = __pfn_to_phys(page_to_pfn(pages[i]));
1148                 if (ioremap_page_range(p, p + PAGE_SIZE, phys, prot))
1149                         goto err;
1150                 p += PAGE_SIZE;
1151         }
1152         return area->addr;
1153 err:
1154         unmap_kernel_range((unsigned long)area->addr, size);
1155         vunmap(area->addr);
1156         return NULL;
1157 }
1158
1159 /*
1160  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1161  */
1162 static dma_addr_t
1163 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1164 {
1165         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1166         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1167         dma_addr_t dma_addr, iova;
1168         int i, ret = DMA_ERROR_CODE;
1169
1170         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1171         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1172                 return dma_addr;
1173
1174         iova = dma_addr;
1175         for (i = 0; i < count; ) {
1176                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1177                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1178                 unsigned int len, j;
1179
1180                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1181                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1182                                 break;
1183
1184                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1185                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1186                 if (ret < 0)
1187                         goto fail;
1188                 iova += len;
1189                 i = j;
1190         }
1191         return dma_addr;
1192 fail:
1193         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1194         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1195         return DMA_ERROR_CODE;
1196 }
1197
1198 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1199 {
1200         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1201
1202         /*
1203          * add optional in-page offset from iova to size and align
1204          * result to page size
1205          */
1206         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1207         iova &= PAGE_MASK;
1208
1209         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1210         __free_iova(mapping, iova, size);
1211         return 0;
1212 }
1213
1214 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1215 {
1216         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
1217         struct page **pages = pool->pages;
1218         int offs = (addr - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1219
1220         return pages + offs;
1221 }
1222
1223 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, struct dma_attrs *attrs)
1224 {
1225         struct vm_struct *area;
1226
1227         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1228                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1229
1230         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1231                 return cpu_addr;
1232
1233         area = find_vm_area(cpu_addr);
1234         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1235                 return area->pages;
1236         return NULL;
1237 }
1238
1239 static void *__iommu_alloc_atomic(struct device *dev, size_t size,
1240                                   dma_addr_t *handle)
1241 {
1242         struct page *page;
1243         void *addr;
1244
1245         addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1246         if (!addr)
1247                 return NULL;
1248
1249         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size);
1250         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1251                 goto err_mapping;
1252
1253         return addr;
1254
1255 err_mapping:
1256         __free_from_pool(addr, size);
1257         return NULL;
1258 }
1259
1260 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, struct page **pages,
1261                                 dma_addr_t handle, size_t size)
1262 {
1263         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1264         __free_from_pool(page_address(pages[0]), size);
1265 }
1266
1267 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1268             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1269 {
1270         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1271         struct page **pages;
1272         void *addr = NULL;
1273
1274         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1275         size = PAGE_ALIGN(size);
1276
1277         if (gfp & GFP_ATOMIC)
1278                 return __iommu_alloc_atomic(dev, size, handle);
1279
1280         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs);
1281         if (!pages)
1282                 return NULL;
1283
1284         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1285         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1286                 goto err_buffer;
1287
1288         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1289                 return pages;
1290
1291         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1292                                    __builtin_return_address(0));
1293         if (!addr)
1294                 goto err_mapping;
1295
1296         return addr;
1297
1298 err_mapping:
1299         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1300 err_buffer:
1301         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1302         return NULL;
1303 }
1304
1305 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1306                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1307                     struct dma_attrs *attrs)
1308 {
1309         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1310         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1311         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1312
1313         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1314
1315         if (!pages)
1316                 return -ENXIO;
1317
1318         do {
1319                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1320                 if (ret) {
1321                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1322                         return ret;
1323                 }
1324                 uaddr += PAGE_SIZE;
1325                 usize -= PAGE_SIZE;
1326         } while (usize > 0);
1327
1328         return 0;
1329 }
1330
1331 /*
1332  * free a page as defined by the above mapping.
1333  * Must not be called with IRQs disabled.
1334  */
1335 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1336                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1337 {
1338         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1339         size = PAGE_ALIGN(size);
1340
1341         if (!pages) {
1342                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1343                 return;
1344         }
1345
1346         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1347                 __iommu_free_atomic(dev, pages, handle, size);
1348                 return;
1349         }
1350
1351         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1352                 unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
1353                 vunmap(cpu_addr);
1354         }
1355
1356         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1357         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1358 }
1359
1360 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1361                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1362                                  size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1363 {
1364         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1365         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1366
1367         if (!pages)
1368                 return -ENXIO;
1369
1370         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1371                                          GFP_KERNEL);
1372 }
1373
1374 /*
1375  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1376  */
1377 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1378                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1379                           enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1380                           bool is_coherent)
1381 {
1382         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1383         dma_addr_t iova, iova_base;
1384         int ret = 0;
1385         unsigned int count;
1386         struct scatterlist *s;
1387
1388         size = PAGE_ALIGN(size);
1389         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1390
1391         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1392         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1393                 return -ENOMEM;
1394
1395         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1396                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1397                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1398
1399                 if (!is_coherent &&
1400                         !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1401                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1402
1403                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1404                 if (ret < 0)
1405                         goto fail;
1406                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1407                 iova += len;
1408         }
1409         *handle = iova_base;
1410
1411         return 0;
1412 fail:
1413         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1414         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1415         return ret;
1416 }
1417
1418 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1419                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1420                      bool is_coherent)
1421 {
1422         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1423         int i, count = 0;
1424         unsigned int offset = s->offset;
1425         unsigned int size = s->offset + s->length;
1426         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1427
1428         for (i = 1; i < nents; i++) {
1429                 s = sg_next(s);
1430
1431                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1432                 s->dma_length = 0;
1433
1434                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1435                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1436                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1437                                 goto bad_mapping;
1438
1439                         dma->dma_address += offset;
1440                         dma->dma_length = size - offset;
1441
1442                         size = offset = s->offset;
1443                         start = s;
1444                         dma = sg_next(dma);
1445                         count += 1;
1446                 }
1447                 size += s->length;
1448         }
1449         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1450                 is_coherent) < 0)
1451                 goto bad_mapping;
1452
1453         dma->dma_address += offset;
1454         dma->dma_length = size - offset;
1455
1456         return count+1;
1457
1458 bad_mapping:
1459         for_each_sg(sg, s, count, i)
1460                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1461         return 0;
1462 }
1463
1464 /**
1465  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1466  * @dev: valid struct device pointer
1467  * @sg: list of buffers
1468  * @nents: number of buffers to map
1469  * @dir: DMA transfer direction
1470  *
1471  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1472  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1473  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1474  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1475  */
1476 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1477                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1478 {
1479         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1480 }
1481
1482 /**
1483  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1484  * @dev: valid struct device pointer
1485  * @sg: list of buffers
1486  * @nents: number of buffers to map
1487  * @dir: DMA transfer direction
1488  *
1489  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1490  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1491  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1492  * sg_dma_{address,length}.
1493  */
1494 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1495                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1496 {
1497         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1498 }
1499
1500 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1501                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1502                 bool is_coherent)
1503 {
1504         struct scatterlist *s;
1505         int i;
1506
1507         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1508                 if (sg_dma_len(s))
1509                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1510                                                sg_dma_len(s));
1511                 if (!is_coherent &&
1512                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1513                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1514                                               s->length, dir);
1515         }
1516 }
1517
1518 /**
1519  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1520  * @dev: valid struct device pointer
1521  * @sg: list of buffers
1522  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1523  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1524  *
1525  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1526  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1527  */
1528 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1529                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1530 {
1531         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1532 }
1533
1534 /**
1535  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1536  * @dev: valid struct device pointer
1537  * @sg: list of buffers
1538  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1539  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1540  *
1541  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1542  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1543  */
1544 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1545                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1546 {
1547         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1548 }
1549
1550 /**
1551  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1552  * @dev: valid struct device pointer
1553  * @sg: list of buffers
1554  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1555  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1556  */
1557 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1558                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1559 {
1560         struct scatterlist *s;
1561         int i;
1562
1563         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1564                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1565
1566 }
1567
1568 /**
1569  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1570  * @dev: valid struct device pointer
1571  * @sg: list of buffers
1572  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1573  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1574  */
1575 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1576                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1577 {
1578         struct scatterlist *s;
1579         int i;
1580
1581         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1582                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1583 }
1584
1585
1586 /**
1587  * arm_coherent_iommu_map_page
1588  * @dev: valid struct device pointer
1589  * @page: page that buffer resides in
1590  * @offset: offset into page for start of buffer
1591  * @size: size of buffer to map
1592  * @dir: DMA transfer direction
1593  *
1594  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1595  */
1596 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1597              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1598              struct dma_attrs *attrs)
1599 {
1600         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1601         dma_addr_t dma_addr;
1602         int ret, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1603
1604         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1605         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1606                 return dma_addr;
1607
1608         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, 0);
1609         if (ret < 0)
1610                 goto fail;
1611
1612         return dma_addr + offset;
1613 fail:
1614         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1615         return DMA_ERROR_CODE;
1616 }
1617
1618 /**
1619  * arm_iommu_map_page
1620  * @dev: valid struct device pointer
1621  * @page: page that buffer resides in
1622  * @offset: offset into page for start of buffer
1623  * @size: size of buffer to map
1624  * @dir: DMA transfer direction
1625  *
1626  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1627  */
1628 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1629              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1630              struct dma_attrs *attrs)
1631 {
1632         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1633                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1634
1635         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1636 }
1637
1638 /**
1639  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1640  * @dev: valid struct device pointer
1641  * @handle: DMA address of buffer
1642  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1643  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1644  *
1645  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1646  */
1647 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1648                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1649                 struct dma_attrs *attrs)
1650 {
1651         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1652         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1653         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1654         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1655
1656         if (!iova)
1657                 return;
1658
1659         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1660         __free_iova(mapping, iova, len);
1661 }
1662
1663 /**
1664  * arm_iommu_unmap_page
1665  * @dev: valid struct device pointer
1666  * @handle: DMA address of buffer
1667  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1668  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1669  *
1670  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1671  */
1672 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1673                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1674                 struct dma_attrs *attrs)
1675 {
1676         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1677         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1678         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1679         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1680         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1681
1682         if (!iova)
1683                 return;
1684
1685         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1686                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1687
1688         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1689         __free_iova(mapping, iova, len);
1690 }
1691
1692 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1693                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1694 {
1695         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1696         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1697         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1698         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1699
1700         if (!iova)
1701                 return;
1702
1703         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1704 }
1705
1706 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1707                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1708 {
1709         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1710         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1711         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1712         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1713
1714         if (!iova)
1715                 return;
1716
1717         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1718 }
1719
1720 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1721         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1722         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1723         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1724         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1725
1726         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1727         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1728         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1729         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1730
1731         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1732         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1733         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1734         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1735
1736         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
1737 };
1738
1739 struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
1740         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1741         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1742         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1743         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1744
1745         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
1746         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
1747
1748         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
1749         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
1750
1751         .set_dma_mask   = arm_dma_set_mask,
1752 };
1753
1754 /**
1755  * arm_iommu_create_mapping
1756  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1757  * @base: start address of the valid IO address space
1758  * @size: size of the valid IO address space
1759  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1760  *
1761  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1762  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1763  * mapping with IOMMU aware functions.
1764  *
1765  * The client device need to be attached to the mapping with
1766  * arm_iommu_attach_device function.
1767  */
1768 struct dma_iommu_mapping *
1769 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1770                          int order)
1771 {
1772         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1773         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1774         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1775         int err = -ENOMEM;
1776
1777         if (!count)
1778                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1779
1780         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1781         if (!mapping)
1782                 goto err;
1783
1784         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1785         if (!mapping->bitmap)
1786                 goto err2;
1787
1788         mapping->base = base;
1789         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1790         mapping->order = order;
1791         spin_lock_init(&mapping->lock);
1792
1793         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1794         if (!mapping->domain)
1795                 goto err3;
1796
1797         kref_init(&mapping->kref);
1798         return mapping;
1799 err3:
1800         kfree(mapping->bitmap);
1801 err2:
1802         kfree(mapping);
1803 err:
1804         return ERR_PTR(err);
1805 }
1806
1807 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1808 {
1809         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1810                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1811
1812         iommu_domain_free(mapping->domain);
1813         kfree(mapping->bitmap);
1814         kfree(mapping);
1815 }
1816
1817 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1818 {
1819         if (mapping)
1820                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1821 }
1822
1823 /**
1824  * arm_iommu_attach_device
1825  * @dev: valid struct device pointer
1826  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1827  *      arm_iommu_create_mapping)
1828  *
1829  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1830  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1831  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1832  * the same io address space mapping.
1833  */
1834 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1835                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1836 {
1837         int err;
1838
1839         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1840         if (err)
1841                 return err;
1842
1843         kref_get(&mapping->kref);
1844         dev->archdata.mapping = mapping;
1845         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1846
1847         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1848         return 0;
1849 }
1850
1851 /**
1852  * arm_iommu_detach_device
1853  * @dev: valid struct device pointer
1854  *
1855  * Detaches the provided device from a previously attached map.
1856  * This voids the dma operations (dma_map_ops pointer)
1857  */
1858 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
1859 {
1860         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1861
1862         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1863         if (!mapping) {
1864                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
1865                 return;
1866         }
1867
1868         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
1869         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1870         mapping = NULL;
1871         set_dma_ops(dev, NULL);
1872
1873         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
1874 }
1875
1876 #endif