ARM: dma-mapping: Remove unsed var at arm_coherent_iommu_unmap_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 static int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask);
128
129 struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
130         .alloc                  = arm_dma_alloc,
131         .free                   = arm_dma_free,
132         .mmap                   = arm_dma_mmap,
133         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
134         .map_page               = arm_dma_map_page,
135         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
136         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
137         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
138         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
139         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
140         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
141         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
142         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
143 };
144 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
145
146 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
147         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs);
148 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
149                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs);
150
151 struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
152         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
153         .free                   = arm_coherent_dma_free,
154         .mmap                   = arm_dma_mmap,
155         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
156         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
157         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
158         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
159 };
160 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
161
162 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
163 {
164         u64 mask = (u64)arm_dma_limit;
165
166         if (dev) {
167                 mask = dev->coherent_dma_mask;
168
169                 /*
170                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
171                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
172                  */
173                 if (mask == 0) {
174                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
175                         return 0;
176                 }
177
178                 if ((~mask) & (u64)arm_dma_limit) {
179                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask %#llx is smaller "
180                                  "than system GFP_DMA mask %#llx\n",
181                                  mask, (u64)arm_dma_limit);
182                         return 0;
183                 }
184         }
185
186         return mask;
187 }
188
189 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size)
190 {
191         void *ptr;
192         /*
193          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
194          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
195          */
196         ptr = page_address(page);
197         if (ptr) {
198                 memset(ptr, 0, size);
199                 dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
200                 outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
201         }
202 }
203
204 /*
205  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
206  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
207  */
208 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
209 {
210         unsigned long order = get_order(size);
211         struct page *page, *p, *e;
212
213         page = alloc_pages(gfp, order);
214         if (!page)
215                 return NULL;
216
217         /*
218          * Now split the huge page and free the excess pages
219          */
220         split_page(page, order);
221         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
222                 __free_page(p);
223
224         __dma_clear_buffer(page, size);
225
226         return page;
227 }
228
229 /*
230  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
231  */
232 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
233 {
234         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
235
236         while (page < e) {
237                 __free_page(page);
238                 page++;
239         }
240 }
241
242 #ifdef CONFIG_MMU
243 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
244 #error ARM Coherent DMA allocator does not (yet) support huge TLB
245 #endif
246
247 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
248                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page);
249
250 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
251                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
252                                  const void *caller);
253
254 static void *
255 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
256         const void *caller)
257 {
258         struct vm_struct *area;
259         unsigned long addr;
260
261         /*
262          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
263          * set VM_USERMAP flags too.
264          */
265         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
266                                   caller);
267         if (!area)
268                 return NULL;
269         addr = (unsigned long)area->addr;
270         area->phys_addr = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
271
272         if (ioremap_page_range(addr, addr + size, area->phys_addr, prot)) {
273                 vunmap((void *)addr);
274                 return NULL;
275         }
276         return (void *)addr;
277 }
278
279 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
280 {
281         unsigned int flags = VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP;
282         struct vm_struct *area = find_vm_area(cpu_addr);
283         if (!area || (area->flags & flags) != flags) {
284                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
285                 return;
286         }
287         unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
288         vunmap(cpu_addr);
289 }
290
291 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
292
293 struct dma_pool {
294         size_t size;
295         spinlock_t lock;
296         unsigned long *bitmap;
297         unsigned long nr_pages;
298         void *vaddr;
299         struct page **pages;
300 };
301
302 static struct dma_pool atomic_pool = {
303         .size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE,
304 };
305
306 static int __init early_coherent_pool(char *p)
307 {
308         atomic_pool.size = memparse(p, &p);
309         return 0;
310 }
311 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
312
313 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
314 {
315         /*
316          * Catch any attempt to set the pool size too late.
317          */
318         BUG_ON(atomic_pool.vaddr);
319
320         /*
321          * Set architecture specific coherent pool size only if
322          * it has not been changed by kernel command line parameter.
323          */
324         if (atomic_pool.size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
325                 atomic_pool.size = size;
326 }
327
328 /*
329  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
330  */
331 static int __init atomic_pool_init(void)
332 {
333         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
334         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(pgprot_kernel);
335         unsigned long nr_pages = pool->size >> PAGE_SHIFT;
336         unsigned long *bitmap;
337         struct page *page;
338         struct page **pages;
339         void *ptr;
340         int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(nr_pages) * sizeof(long);
341
342         bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
343         if (!bitmap)
344                 goto no_bitmap;
345
346         pages = kzalloc(nr_pages * sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
347         if (!pages)
348                 goto no_pages;
349
350         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
351                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, pool->size, prot, &page);
352         else
353                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, pool->size, GFP_KERNEL, prot,
354                                            &page, NULL);
355         if (ptr) {
356                 int i;
357
358                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
359                         pages[i] = page + i;
360
361                 spin_lock_init(&pool->lock);
362                 pool->vaddr = ptr;
363                 pool->pages = pages;
364                 pool->bitmap = bitmap;
365                 pool->nr_pages = nr_pages;
366                 pr_info("DMA: preallocated %u KiB pool for atomic coherent allocations\n",
367                        (unsigned)pool->size / 1024);
368                 return 0;
369         }
370
371         kfree(pages);
372 no_pages:
373         kfree(bitmap);
374 no_bitmap:
375         pr_err("DMA: failed to allocate %u KiB pool for atomic coherent allocation\n",
376                (unsigned)pool->size / 1024);
377         return -ENOMEM;
378 }
379 /*
380  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
381  */
382 postcore_initcall(atomic_pool_init);
383
384 struct dma_contig_early_reserve {
385         phys_addr_t base;
386         unsigned long size;
387 };
388
389 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
390
391 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
392
393 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
394 {
395         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
396         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
397         dma_mmu_remap_num++;
398 }
399
400 void __init dma_contiguous_remap(void)
401 {
402         int i;
403         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
404                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
405                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
406                 struct map_desc map;
407                 unsigned long addr;
408
409                 if (end > arm_lowmem_limit)
410                         end = arm_lowmem_limit;
411                 if (start >= end)
412                         continue;
413
414                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
415                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
416                 map.length = end - start;
417                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
418
419                 /*
420                  * Clear previous low-memory mapping
421                  */
422                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
423                      addr += PMD_SIZE)
424                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
425
426                 iotable_init(&map, 1);
427         }
428 }
429
430 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
431                             void *data)
432 {
433         struct page *page = virt_to_page(addr);
434         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
435
436         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
437         return 0;
438 }
439
440 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
441 {
442         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
443         unsigned end = start + size;
444
445         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
446         dsb();
447         flush_tlb_kernel_range(start, end);
448 }
449
450 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
451                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
452                                  const void *caller)
453 {
454         struct page *page;
455         void *ptr;
456         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
457         if (!page)
458                 return NULL;
459
460         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
461         if (!ptr) {
462                 __dma_free_buffer(page, size);
463                 return NULL;
464         }
465
466         *ret_page = page;
467         return ptr;
468 }
469
470 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
471 {
472         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
473         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
474         unsigned int pageno;
475         unsigned long flags;
476         void *ptr = NULL;
477         unsigned long align_mask;
478
479         if (!pool->vaddr) {
480                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
481                 return NULL;
482         }
483
484         /*
485          * Align the region allocation - allocations from pool are rather
486          * small, so align them to their order in pages, minimum is a page
487          * size. This helps reduce fragmentation of the DMA space.
488          */
489         align_mask = (1 << get_order(size)) - 1;
490
491         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
492         pageno = bitmap_find_next_zero_area(pool->bitmap, pool->nr_pages,
493                                             0, count, align_mask);
494         if (pageno < pool->nr_pages) {
495                 bitmap_set(pool->bitmap, pageno, count);
496                 ptr = pool->vaddr + PAGE_SIZE * pageno;
497                 *ret_page = pool->pages[pageno];
498         } else {
499                 pr_err_once("ERROR: %u KiB atomic DMA coherent pool is too small!\n"
500                             "Please increase it with coherent_pool= kernel parameter!\n",
501                             (unsigned)pool->size / 1024);
502         }
503         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
504
505         return ptr;
506 }
507
508 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
509 {
510         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
511         void *end = start + size;
512         void *pool_start = pool->vaddr;
513         void *pool_end = pool->vaddr + pool->size;
514
515         if (start < pool_start || start >= pool_end)
516                 return false;
517
518         if (end <= pool_end)
519                 return true;
520
521         WARN(1, "Wrong coherent size(%p-%p) from atomic pool(%p-%p)\n",
522              start, end - 1, pool_start, pool_end - 1);
523
524         return false;
525 }
526
527 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
528 {
529         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
530         unsigned long pageno, count;
531         unsigned long flags;
532
533         if (!__in_atomic_pool(start, size))
534                 return 0;
535
536         pageno = (start - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
537         count = size >> PAGE_SHIFT;
538
539         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
540         bitmap_clear(pool->bitmap, pageno, count);
541         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
542
543         return 1;
544 }
545
546 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
547                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page)
548 {
549         unsigned long order = get_order(size);
550         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
551         struct page *page;
552
553         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
554         if (!page)
555                 return NULL;
556
557         __dma_clear_buffer(page, size);
558         __dma_remap(page, size, prot);
559
560         *ret_page = page;
561         return page_address(page);
562 }
563
564 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
565                                    size_t size)
566 {
567         __dma_remap(page, size, pgprot_kernel);
568         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
569 }
570
571 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
572 {
573         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
574                             pgprot_writecombine(prot) :
575                             pgprot_dmacoherent(prot);
576         return prot;
577 }
578
579 #define nommu() 0
580
581 #else   /* !CONFIG_MMU */
582
583 #define nommu() 1
584
585 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)   __pgprot(0)
586 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c)      NULL
587 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
588 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret)           NULL
589 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        0
590 #define __free_from_contiguous(dev, page, size)                 do { } while (0)
591 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
592
593 #endif  /* CONFIG_MMU */
594
595 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
596                                    struct page **ret_page)
597 {
598         struct page *page;
599         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
600         if (!page)
601                 return NULL;
602
603         *ret_page = page;
604         return page_address(page);
605 }
606
607
608
609 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
610                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent, const void *caller)
611 {
612         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
613         struct page *page;
614         void *addr;
615
616 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
617         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
618         if (limit && size >= limit) {
619                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
620                         size, mask);
621                 return NULL;
622         }
623 #endif
624
625         if (!mask)
626                 return NULL;
627
628         if (mask < 0xffffffffULL)
629                 gfp |= GFP_DMA;
630
631         /*
632          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
633          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
634          * handle them.  The real problem is that this flag probably
635          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
636          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
637          */
638         gfp &= ~(__GFP_COMP);
639
640         *handle = DMA_ERROR_CODE;
641         size = PAGE_ALIGN(size);
642
643         if (is_coherent || nommu())
644                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
645         else if (gfp & GFP_ATOMIC)
646                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
647         else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
648                 addr = __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, &page, caller);
649         else
650                 addr = __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, &page);
651
652         if (addr)
653                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
654
655         return addr;
656 }
657
658 /*
659  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
660  * virtual and bus address for that space.
661  */
662 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
663                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
664 {
665         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
666         void *memory;
667
668         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
669                 return memory;
670
671         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
672                            __builtin_return_address(0));
673 }
674
675 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
676         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
677 {
678         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
679         void *memory;
680
681         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
682                 return memory;
683
684         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, true,
685                            __builtin_return_address(0));
686 }
687
688 /*
689  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
690  */
691 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
692                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
693                  struct dma_attrs *attrs)
694 {
695         int ret = -ENXIO;
696 #ifdef CONFIG_MMU
697         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
698         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
699         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
700         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
701
702         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
703
704         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
705                 return ret;
706
707         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
708                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
709                                       pfn + off,
710                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
711                                       vma->vm_page_prot);
712         }
713 #endif  /* CONFIG_MMU */
714
715         return ret;
716 }
717
718 /*
719  * Free a buffer as defined by the above mapping.
720  */
721 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
722                            dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs,
723                            bool is_coherent)
724 {
725         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
726
727         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
728                 return;
729
730         size = PAGE_ALIGN(size);
731
732         if (is_coherent || nommu()) {
733                 __dma_free_buffer(page, size);
734         } else if (__free_from_pool(cpu_addr, size)) {
735                 return;
736         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
737                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
738                 __dma_free_buffer(page, size);
739         } else {
740                 /*
741                  * Non-atomic allocations cannot be freed with IRQs disabled
742                  */
743                 WARN_ON(irqs_disabled());
744                 __free_from_contiguous(dev, page, size);
745         }
746 }
747
748 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
749                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
750 {
751         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
752 }
753
754 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
755                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
756 {
757         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
758 }
759
760 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
761                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
762                  struct dma_attrs *attrs)
763 {
764         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
765         int ret;
766
767         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
768         if (unlikely(ret))
769                 return ret;
770
771         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
772         return 0;
773 }
774
775 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
776         size_t size, enum dma_data_direction dir,
777         void (*op)(const void *, size_t, int))
778 {
779         /*
780          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
781          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
782          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
783          * optimized out.
784          */
785         size_t left = size;
786         do {
787                 size_t len = left;
788                 void *vaddr;
789
790                 if (PageHighMem(page)) {
791                         if (len + offset > PAGE_SIZE) {
792                                 if (offset >= PAGE_SIZE) {
793                                         page += offset / PAGE_SIZE;
794                                         offset %= PAGE_SIZE;
795                                 }
796                                 len = PAGE_SIZE - offset;
797                         }
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                 page++;
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 static 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, gfp_t gfp)
1040 {
1041         struct page **pages;
1042         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1043         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1044         int i = 0;
1045
1046         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1047                 pages = kzalloc(array_size, gfp);
1048         else
1049                 pages = vzalloc(array_size);
1050         if (!pages)
1051                 return NULL;
1052
1053         while (count) {
1054                 int j, order = __fls(count);
1055
1056                 pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, order);
1057                 while (!pages[i] && order)
1058                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, --order);
1059                 if (!pages[i])
1060                         goto error;
1061
1062                 if (order)
1063                         split_page(pages[i], order);
1064                 j = 1 << order;
1065                 while (--j)
1066                         pages[i + j] = pages[i] + j;
1067
1068                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
1069                 i += 1 << order;
1070                 count -= 1 << order;
1071         }
1072
1073         return pages;
1074 error:
1075         while (i--)
1076                 if (pages[i])
1077                         __free_pages(pages[i], 0);
1078         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1079                 kfree(pages);
1080         else
1081                 vfree(pages);
1082         return NULL;
1083 }
1084
1085 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1086 {
1087         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1088         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1089         int i;
1090         for (i = 0; i < count; i++)
1091                 if (pages[i])
1092                         __free_pages(pages[i], 0);
1093         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1094                 kfree(pages);
1095         else
1096                 vfree(pages);
1097         return 0;
1098 }
1099
1100 /*
1101  * Create a CPU mapping for a specified pages
1102  */
1103 static void *
1104 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1105                     const void *caller)
1106 {
1107         unsigned int i, nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1108         struct vm_struct *area;
1109         unsigned long p;
1110
1111         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
1112                                   caller);
1113         if (!area)
1114                 return NULL;
1115
1116         area->pages = pages;
1117         area->nr_pages = nr_pages;
1118         p = (unsigned long)area->addr;
1119
1120         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1121                 phys_addr_t phys = __pfn_to_phys(page_to_pfn(pages[i]));
1122                 if (ioremap_page_range(p, p + PAGE_SIZE, phys, prot))
1123                         goto err;
1124                 p += PAGE_SIZE;
1125         }
1126         return area->addr;
1127 err:
1128         unmap_kernel_range((unsigned long)area->addr, size);
1129         vunmap(area->addr);
1130         return NULL;
1131 }
1132
1133 /*
1134  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1135  */
1136 static dma_addr_t
1137 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1138 {
1139         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1140         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1141         dma_addr_t dma_addr, iova;
1142         int i, ret = DMA_ERROR_CODE;
1143
1144         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1145         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1146                 return dma_addr;
1147
1148         iova = dma_addr;
1149         for (i = 0; i < count; ) {
1150                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1151                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1152                 unsigned int len, j;
1153
1154                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1155                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1156                                 break;
1157
1158                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1159                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1160                 if (ret < 0)
1161                         goto fail;
1162                 iova += len;
1163                 i = j;
1164         }
1165         return dma_addr;
1166 fail:
1167         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1168         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1169         return DMA_ERROR_CODE;
1170 }
1171
1172 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1173 {
1174         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1175
1176         /*
1177          * add optional in-page offset from iova to size and align
1178          * result to page size
1179          */
1180         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1181         iova &= PAGE_MASK;
1182
1183         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1184         __free_iova(mapping, iova, size);
1185         return 0;
1186 }
1187
1188 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1189 {
1190         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
1191         struct page **pages = pool->pages;
1192         int offs = (addr - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1193
1194         return pages + offs;
1195 }
1196
1197 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, struct dma_attrs *attrs)
1198 {
1199         struct vm_struct *area;
1200
1201         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1202                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1203
1204         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1205                 return cpu_addr;
1206
1207         area = find_vm_area(cpu_addr);
1208         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1209                 return area->pages;
1210         return NULL;
1211 }
1212
1213 static void *__iommu_alloc_atomic(struct device *dev, size_t size,
1214                                   dma_addr_t *handle)
1215 {
1216         struct page *page;
1217         void *addr;
1218
1219         addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1220         if (!addr)
1221                 return NULL;
1222
1223         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size);
1224         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1225                 goto err_mapping;
1226
1227         return addr;
1228
1229 err_mapping:
1230         __free_from_pool(addr, size);
1231         return NULL;
1232 }
1233
1234 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, struct page **pages,
1235                                 dma_addr_t handle, size_t size)
1236 {
1237         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1238         __free_from_pool(page_address(pages[0]), size);
1239 }
1240
1241 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1242             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1243 {
1244         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1245         struct page **pages;
1246         void *addr = NULL;
1247
1248         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1249         size = PAGE_ALIGN(size);
1250
1251         if (gfp & GFP_ATOMIC)
1252                 return __iommu_alloc_atomic(dev, size, handle);
1253
1254         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp);
1255         if (!pages)
1256                 return NULL;
1257
1258         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1259         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1260                 goto err_buffer;
1261
1262         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1263                 return pages;
1264
1265         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1266                                    __builtin_return_address(0));
1267         if (!addr)
1268                 goto err_mapping;
1269
1270         return addr;
1271
1272 err_mapping:
1273         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1274 err_buffer:
1275         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1276         return NULL;
1277 }
1278
1279 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1280                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1281                     struct dma_attrs *attrs)
1282 {
1283         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1284         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1285         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1286
1287         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1288
1289         if (!pages)
1290                 return -ENXIO;
1291
1292         do {
1293                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1294                 if (ret) {
1295                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1296                         return ret;
1297                 }
1298                 uaddr += PAGE_SIZE;
1299                 usize -= PAGE_SIZE;
1300         } while (usize > 0);
1301
1302         return 0;
1303 }
1304
1305 /*
1306  * free a page as defined by the above mapping.
1307  * Must not be called with IRQs disabled.
1308  */
1309 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1310                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1311 {
1312         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1313         size = PAGE_ALIGN(size);
1314
1315         if (!pages) {
1316                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1317                 return;
1318         }
1319
1320         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1321                 __iommu_free_atomic(dev, pages, handle, size);
1322                 return;
1323         }
1324
1325         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1326                 unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
1327                 vunmap(cpu_addr);
1328         }
1329
1330         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1331         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1332 }
1333
1334 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1335                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1336                                  size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1337 {
1338         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1339         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1340
1341         if (!pages)
1342                 return -ENXIO;
1343
1344         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1345                                          GFP_KERNEL);
1346 }
1347
1348 /*
1349  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1350  */
1351 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1352                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1353                           enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1354                           bool is_coherent)
1355 {
1356         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1357         dma_addr_t iova, iova_base;
1358         int ret = 0;
1359         unsigned int count;
1360         struct scatterlist *s;
1361
1362         size = PAGE_ALIGN(size);
1363         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1364
1365         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1366         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1367                 return -ENOMEM;
1368
1369         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1370                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1371                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1372
1373                 if (!is_coherent &&
1374                         !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1375                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1376
1377                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1378                 if (ret < 0)
1379                         goto fail;
1380                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1381                 iova += len;
1382         }
1383         *handle = iova_base;
1384
1385         return 0;
1386 fail:
1387         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1388         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1389         return ret;
1390 }
1391
1392 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1393                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1394                      bool is_coherent)
1395 {
1396         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1397         int i, count = 0;
1398         unsigned int offset = s->offset;
1399         unsigned int size = s->offset + s->length;
1400         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1401
1402         for (i = 1; i < nents; i++) {
1403                 s = sg_next(s);
1404
1405                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1406                 s->dma_length = 0;
1407
1408                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1409                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1410                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1411                                 goto bad_mapping;
1412
1413                         dma->dma_address += offset;
1414                         dma->dma_length = size - offset;
1415
1416                         size = offset = s->offset;
1417                         start = s;
1418                         dma = sg_next(dma);
1419                         count += 1;
1420                 }
1421                 size += s->length;
1422         }
1423         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1424                 is_coherent) < 0)
1425                 goto bad_mapping;
1426
1427         dma->dma_address += offset;
1428         dma->dma_length = size - offset;
1429
1430         return count+1;
1431
1432 bad_mapping:
1433         for_each_sg(sg, s, count, i)
1434                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1435         return 0;
1436 }
1437
1438 /**
1439  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1440  * @dev: valid struct device pointer
1441  * @sg: list of buffers
1442  * @nents: number of buffers to map
1443  * @dir: DMA transfer direction
1444  *
1445  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1446  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1447  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1448  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1449  */
1450 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1451                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1452 {
1453         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1454 }
1455
1456 /**
1457  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1458  * @dev: valid struct device pointer
1459  * @sg: list of buffers
1460  * @nents: number of buffers to map
1461  * @dir: DMA transfer direction
1462  *
1463  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1464  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1465  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1466  * sg_dma_{address,length}.
1467  */
1468 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1469                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1470 {
1471         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1472 }
1473
1474 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1475                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1476                 bool is_coherent)
1477 {
1478         struct scatterlist *s;
1479         int i;
1480
1481         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1482                 if (sg_dma_len(s))
1483                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1484                                                sg_dma_len(s));
1485                 if (!is_coherent &&
1486                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1487                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1488                                               s->length, dir);
1489         }
1490 }
1491
1492 /**
1493  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1494  * @dev: valid struct device pointer
1495  * @sg: list of buffers
1496  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1497  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1498  *
1499  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1500  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1501  */
1502 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1503                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1504 {
1505         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1506 }
1507
1508 /**
1509  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1510  * @dev: valid struct device pointer
1511  * @sg: list of buffers
1512  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1513  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1514  *
1515  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1516  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1517  */
1518 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1519                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1520 {
1521         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1522 }
1523
1524 /**
1525  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1526  * @dev: valid struct device pointer
1527  * @sg: list of buffers
1528  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1529  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1530  */
1531 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1532                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1533 {
1534         struct scatterlist *s;
1535         int i;
1536
1537         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1538                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1539
1540 }
1541
1542 /**
1543  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1544  * @dev: valid struct device pointer
1545  * @sg: list of buffers
1546  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1547  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1548  */
1549 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1550                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1551 {
1552         struct scatterlist *s;
1553         int i;
1554
1555         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1556                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1557 }
1558
1559
1560 /**
1561  * arm_coherent_iommu_map_page
1562  * @dev: valid struct device pointer
1563  * @page: page that buffer resides in
1564  * @offset: offset into page for start of buffer
1565  * @size: size of buffer to map
1566  * @dir: DMA transfer direction
1567  *
1568  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1569  */
1570 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1571              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1572              struct dma_attrs *attrs)
1573 {
1574         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1575         dma_addr_t dma_addr;
1576         int ret, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1577
1578         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1579         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1580                 return dma_addr;
1581
1582         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, 0);
1583         if (ret < 0)
1584                 goto fail;
1585
1586         return dma_addr + offset;
1587 fail:
1588         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1589         return DMA_ERROR_CODE;
1590 }
1591
1592 /**
1593  * arm_iommu_map_page
1594  * @dev: valid struct device pointer
1595  * @page: page that buffer resides in
1596  * @offset: offset into page for start of buffer
1597  * @size: size of buffer to map
1598  * @dir: DMA transfer direction
1599  *
1600  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1601  */
1602 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1603              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1604              struct dma_attrs *attrs)
1605 {
1606         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1607                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1608
1609         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1610 }
1611
1612 /**
1613  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1614  * @dev: valid struct device pointer
1615  * @handle: DMA address of buffer
1616  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1617  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1618  *
1619  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1620  */
1621 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1622                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1623                 struct dma_attrs *attrs)
1624 {
1625         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1626         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1627         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1628         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1629
1630         if (!iova)
1631                 return;
1632
1633         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1634         __free_iova(mapping, iova, len);
1635 }
1636
1637 /**
1638  * arm_iommu_unmap_page
1639  * @dev: valid struct device pointer
1640  * @handle: DMA address of buffer
1641  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1642  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1643  *
1644  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1645  */
1646 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1647                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1648                 struct dma_attrs *attrs)
1649 {
1650         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1651         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1652         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1653         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1654         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1655
1656         if (!iova)
1657                 return;
1658
1659         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1660                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1661
1662         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1663         __free_iova(mapping, iova, len);
1664 }
1665
1666 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1667                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1668 {
1669         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1670         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1671         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1672         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1673
1674         if (!iova)
1675                 return;
1676
1677         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1678 }
1679
1680 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1681                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1682 {
1683         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1684         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1685         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1686         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1687
1688         if (!iova)
1689                 return;
1690
1691         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1692 }
1693
1694 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1695         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1696         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1697         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1698         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1699
1700         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1701         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1702         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1703         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1704
1705         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1706         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1707         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1708         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1709 };
1710
1711 struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
1712         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1713         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1714         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1715         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1716
1717         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
1718         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
1719
1720         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
1721         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
1722 };
1723
1724 /**
1725  * arm_iommu_create_mapping
1726  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1727  * @base: start address of the valid IO address space
1728  * @size: size of the valid IO address space
1729  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1730  *
1731  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1732  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1733  * mapping with IOMMU aware functions.
1734  *
1735  * The client device need to be attached to the mapping with
1736  * arm_iommu_attach_device function.
1737  */
1738 struct dma_iommu_mapping *
1739 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1740                          int order)
1741 {
1742         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1743         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1744         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1745         int err = -ENOMEM;
1746
1747         if (!count)
1748                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1749
1750         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1751         if (!mapping)
1752                 goto err;
1753
1754         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1755         if (!mapping->bitmap)
1756                 goto err2;
1757
1758         mapping->base = base;
1759         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1760         mapping->order = order;
1761         spin_lock_init(&mapping->lock);
1762
1763         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1764         if (!mapping->domain)
1765                 goto err3;
1766
1767         kref_init(&mapping->kref);
1768         return mapping;
1769 err3:
1770         kfree(mapping->bitmap);
1771 err2:
1772         kfree(mapping);
1773 err:
1774         return ERR_PTR(err);
1775 }
1776
1777 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1778 {
1779         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1780                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1781
1782         iommu_domain_free(mapping->domain);
1783         kfree(mapping->bitmap);
1784         kfree(mapping);
1785 }
1786
1787 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1788 {
1789         if (mapping)
1790                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1791 }
1792
1793 /**
1794  * arm_iommu_attach_device
1795  * @dev: valid struct device pointer
1796  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1797  *      arm_iommu_create_mapping)
1798  *
1799  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1800  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1801  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1802  * the same io address space mapping.
1803  */
1804 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1805                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1806 {
1807         int err;
1808
1809         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1810         if (err)
1811                 return err;
1812
1813         kref_get(&mapping->kref);
1814         dev->archdata.mapping = mapping;
1815         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1816
1817         pr_info("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1818         return 0;
1819 }
1820
1821 #endif