ARM: dma-mapping: Fix potential memory leak in atomic_pool_init()
[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 (!arch_is_coherent() && !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 /**
82  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
83  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
84  * @handle: DMA address of buffer
85  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
86  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
87  *
88  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
89  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
90  * All other usages are undefined.
91  *
92  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
93  * whatever the device wrote there.
94  */
95 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
96                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
97                 struct dma_attrs *attrs)
98 {
99         if (!arch_is_coherent() && !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
100                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
101                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
102 }
103
104 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
105                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
106 {
107         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
108         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
109         if (!arch_is_coherent())
110                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
111 }
112
113 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
114                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
115 {
116         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
117         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
118         if (!arch_is_coherent())
119                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
120 }
121
122 static int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask);
123
124 struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
125         .alloc                  = arm_dma_alloc,
126         .free                   = arm_dma_free,
127         .mmap                   = arm_dma_mmap,
128         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
129         .map_page               = arm_dma_map_page,
130         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
131         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
132         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
133         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
134         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
135         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
136         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
137         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
138 };
139 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
140
141 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
142 {
143         u64 mask = (u64)arm_dma_limit;
144
145         if (dev) {
146                 mask = dev->coherent_dma_mask;
147
148                 /*
149                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
150                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
151                  */
152                 if (mask == 0) {
153                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
154                         return 0;
155                 }
156
157                 if ((~mask) & (u64)arm_dma_limit) {
158                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask %#llx is smaller "
159                                  "than system GFP_DMA mask %#llx\n",
160                                  mask, (u64)arm_dma_limit);
161                         return 0;
162                 }
163         }
164
165         return mask;
166 }
167
168 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size)
169 {
170         void *ptr;
171         /*
172          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
173          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
174          */
175         ptr = page_address(page);
176         if (ptr) {
177                 memset(ptr, 0, size);
178                 dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
179                 outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
180         }
181 }
182
183 /*
184  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
185  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
186  */
187 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
188 {
189         unsigned long order = get_order(size);
190         struct page *page, *p, *e;
191
192         page = alloc_pages(gfp, order);
193         if (!page)
194                 return NULL;
195
196         /*
197          * Now split the huge page and free the excess pages
198          */
199         split_page(page, order);
200         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
201                 __free_page(p);
202
203         __dma_clear_buffer(page, size);
204
205         return page;
206 }
207
208 /*
209  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
210  */
211 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
212 {
213         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
214
215         while (page < e) {
216                 __free_page(page);
217                 page++;
218         }
219 }
220
221 #ifdef CONFIG_MMU
222 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
223 #error ARM Coherent DMA allocator does not (yet) support huge TLB
224 #endif
225
226 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
227                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page);
228
229 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
230                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
231                                  const void *caller);
232
233 static void *
234 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
235         const void *caller)
236 {
237         struct vm_struct *area;
238         unsigned long addr;
239
240         /*
241          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
242          * set VM_USERMAP flags too.
243          */
244         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
245                                   caller);
246         if (!area)
247                 return NULL;
248         addr = (unsigned long)area->addr;
249         area->phys_addr = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
250
251         if (ioremap_page_range(addr, addr + size, area->phys_addr, prot)) {
252                 vunmap((void *)addr);
253                 return NULL;
254         }
255         return (void *)addr;
256 }
257
258 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
259 {
260         unsigned int flags = VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP;
261         struct vm_struct *area = find_vm_area(cpu_addr);
262         if (!area || (area->flags & flags) != flags) {
263                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
264                 return;
265         }
266         unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
267         vunmap(cpu_addr);
268 }
269
270 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
271
272 struct dma_pool {
273         size_t size;
274         spinlock_t lock;
275         unsigned long *bitmap;
276         unsigned long nr_pages;
277         void *vaddr;
278         struct page **pages;
279 };
280
281 static struct dma_pool atomic_pool = {
282         .size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE,
283 };
284
285 static int __init early_coherent_pool(char *p)
286 {
287         atomic_pool.size = memparse(p, &p);
288         return 0;
289 }
290 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
291
292 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
293 {
294         /*
295          * Catch any attempt to set the pool size too late.
296          */
297         BUG_ON(atomic_pool.vaddr);
298
299         /*
300          * Set architecture specific coherent pool size only if
301          * it has not been changed by kernel command line parameter.
302          */
303         if (atomic_pool.size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
304                 atomic_pool.size = size;
305 }
306
307 /*
308  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
309  */
310 static int __init atomic_pool_init(void)
311 {
312         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
313         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(pgprot_kernel);
314         unsigned long nr_pages = pool->size >> PAGE_SHIFT;
315         unsigned long *bitmap;
316         struct page *page;
317         struct page **pages;
318         void *ptr;
319         int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(nr_pages) * sizeof(long);
320
321         bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
322         if (!bitmap)
323                 goto no_bitmap;
324
325         pages = kzalloc(nr_pages * sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
326         if (!pages)
327                 goto no_pages;
328
329         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
330                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, pool->size, prot, &page);
331         else
332                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, pool->size, GFP_KERNEL, prot,
333                                            &page, NULL);
334         if (ptr) {
335                 int i;
336
337                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
338                         pages[i] = page + i;
339
340                 spin_lock_init(&pool->lock);
341                 pool->vaddr = ptr;
342                 pool->pages = pages;
343                 pool->bitmap = bitmap;
344                 pool->nr_pages = nr_pages;
345                 pr_info("DMA: preallocated %u KiB pool for atomic coherent allocations\n",
346                        (unsigned)pool->size / 1024);
347                 return 0;
348         }
349
350         kfree(pages);
351 no_pages:
352         kfree(bitmap);
353 no_bitmap:
354         pr_err("DMA: failed to allocate %u KiB pool for atomic coherent allocation\n",
355                (unsigned)pool->size / 1024);
356         return -ENOMEM;
357 }
358 /*
359  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
360  */
361 postcore_initcall(atomic_pool_init);
362
363 struct dma_contig_early_reserve {
364         phys_addr_t base;
365         unsigned long size;
366 };
367
368 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
369
370 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
371
372 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
373 {
374         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
375         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
376         dma_mmu_remap_num++;
377 }
378
379 void __init dma_contiguous_remap(void)
380 {
381         int i;
382         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
383                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
384                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
385                 struct map_desc map;
386                 unsigned long addr;
387
388                 if (end > arm_lowmem_limit)
389                         end = arm_lowmem_limit;
390                 if (start >= end)
391                         continue;
392
393                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
394                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
395                 map.length = end - start;
396                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
397
398                 /*
399                  * Clear previous low-memory mapping
400                  */
401                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
402                      addr += PMD_SIZE)
403                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
404
405                 iotable_init(&map, 1);
406         }
407 }
408
409 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
410                             void *data)
411 {
412         struct page *page = virt_to_page(addr);
413         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
414
415         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
416         return 0;
417 }
418
419 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
420 {
421         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
422         unsigned end = start + size;
423
424         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
425         dsb();
426         flush_tlb_kernel_range(start, end);
427 }
428
429 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
430                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
431                                  const void *caller)
432 {
433         struct page *page;
434         void *ptr;
435         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
436         if (!page)
437                 return NULL;
438
439         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
440         if (!ptr) {
441                 __dma_free_buffer(page, size);
442                 return NULL;
443         }
444
445         *ret_page = page;
446         return ptr;
447 }
448
449 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
450 {
451         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
452         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
453         unsigned int pageno;
454         unsigned long flags;
455         void *ptr = NULL;
456         unsigned long align_mask;
457
458         if (!pool->vaddr) {
459                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
460                 return NULL;
461         }
462
463         /*
464          * Align the region allocation - allocations from pool are rather
465          * small, so align them to their order in pages, minimum is a page
466          * size. This helps reduce fragmentation of the DMA space.
467          */
468         align_mask = (1 << get_order(size)) - 1;
469
470         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
471         pageno = bitmap_find_next_zero_area(pool->bitmap, pool->nr_pages,
472                                             0, count, align_mask);
473         if (pageno < pool->nr_pages) {
474                 bitmap_set(pool->bitmap, pageno, count);
475                 ptr = pool->vaddr + PAGE_SIZE * pageno;
476                 *ret_page = pool->pages[pageno];
477         } else {
478                 pr_err_once("ERROR: %u KiB atomic DMA coherent pool is too small!\n"
479                             "Please increase it with coherent_pool= kernel parameter!\n",
480                             (unsigned)pool->size / 1024);
481         }
482         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
483
484         return ptr;
485 }
486
487 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
488 {
489         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
490         void *end = start + size;
491         void *pool_start = pool->vaddr;
492         void *pool_end = pool->vaddr + pool->size;
493
494         if (start < pool_start || start >= pool_end)
495                 return false;
496
497         if (end <= pool_end)
498                 return true;
499
500         WARN(1, "Wrong coherent size(%p-%p) from atomic pool(%p-%p)\n",
501              start, end - 1, pool_start, pool_end - 1);
502
503         return false;
504 }
505
506 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
507 {
508         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
509         unsigned long pageno, count;
510         unsigned long flags;
511
512         if (!__in_atomic_pool(start, size))
513                 return 0;
514
515         pageno = (start - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
516         count = size >> PAGE_SHIFT;
517
518         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
519         bitmap_clear(pool->bitmap, pageno, count);
520         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
521
522         return 1;
523 }
524
525 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
526                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page)
527 {
528         unsigned long order = get_order(size);
529         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
530         struct page *page;
531
532         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
533         if (!page)
534                 return NULL;
535
536         __dma_clear_buffer(page, size);
537         __dma_remap(page, size, prot);
538
539         *ret_page = page;
540         return page_address(page);
541 }
542
543 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
544                                    size_t size)
545 {
546         __dma_remap(page, size, pgprot_kernel);
547         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
548 }
549
550 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
551 {
552         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
553                             pgprot_writecombine(prot) :
554                             pgprot_dmacoherent(prot);
555         return prot;
556 }
557
558 #define nommu() 0
559
560 #else   /* !CONFIG_MMU */
561
562 #define nommu() 1
563
564 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)   __pgprot(0)
565 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c)      NULL
566 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
567 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret)           NULL
568 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        0
569 #define __free_from_contiguous(dev, page, size)                 do { } while (0)
570 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
571
572 #endif  /* CONFIG_MMU */
573
574 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
575                                    struct page **ret_page)
576 {
577         struct page *page;
578         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
579         if (!page)
580                 return NULL;
581
582         *ret_page = page;
583         return page_address(page);
584 }
585
586
587
588 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
589                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, const void *caller)
590 {
591         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
592         struct page *page;
593         void *addr;
594
595 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
596         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
597         if (limit && size >= limit) {
598                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
599                         size, mask);
600                 return NULL;
601         }
602 #endif
603
604         if (!mask)
605                 return NULL;
606
607         if (mask < 0xffffffffULL)
608                 gfp |= GFP_DMA;
609
610         /*
611          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
612          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
613          * handle them.  The real problem is that this flag probably
614          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
615          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
616          */
617         gfp &= ~(__GFP_COMP);
618
619         *handle = DMA_ERROR_CODE;
620         size = PAGE_ALIGN(size);
621
622         if (arch_is_coherent() || nommu())
623                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
624         else if (gfp & GFP_ATOMIC)
625                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
626         else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
627                 addr = __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, &page, caller);
628         else
629                 addr = __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, &page);
630
631         if (addr)
632                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
633
634         return addr;
635 }
636
637 /*
638  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
639  * virtual and bus address for that space.
640  */
641 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
642                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
643 {
644         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
645         void *memory;
646
647         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
648                 return memory;
649
650         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot,
651                            __builtin_return_address(0));
652 }
653
654 /*
655  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
656  */
657 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
658                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
659                  struct dma_attrs *attrs)
660 {
661         int ret = -ENXIO;
662 #ifdef CONFIG_MMU
663         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
664         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
665         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
666         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
667
668         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
669
670         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
671                 return ret;
672
673         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
674                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
675                                       pfn + off,
676                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
677                                       vma->vm_page_prot);
678         }
679 #endif  /* CONFIG_MMU */
680
681         return ret;
682 }
683
684 /*
685  * Free a buffer as defined by the above mapping.
686  */
687 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
688                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
689 {
690         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
691
692         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
693                 return;
694
695         size = PAGE_ALIGN(size);
696
697         if (arch_is_coherent() || nommu()) {
698                 __dma_free_buffer(page, size);
699         } else if (__free_from_pool(cpu_addr, size)) {
700                 return;
701         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
702                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
703                 __dma_free_buffer(page, size);
704         } else {
705                 /*
706                  * Non-atomic allocations cannot be freed with IRQs disabled
707                  */
708                 WARN_ON(irqs_disabled());
709                 __free_from_contiguous(dev, page, size);
710         }
711 }
712
713 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
714                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
715                  struct dma_attrs *attrs)
716 {
717         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
718         int ret;
719
720         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
721         if (unlikely(ret))
722                 return ret;
723
724         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
725         return 0;
726 }
727
728 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
729         size_t size, enum dma_data_direction dir,
730         void (*op)(const void *, size_t, int))
731 {
732         /*
733          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
734          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
735          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
736          * optimized out.
737          */
738         size_t left = size;
739         do {
740                 size_t len = left;
741                 void *vaddr;
742
743                 if (PageHighMem(page)) {
744                         if (len + offset > PAGE_SIZE) {
745                                 if (offset >= PAGE_SIZE) {
746                                         page += offset / PAGE_SIZE;
747                                         offset %= PAGE_SIZE;
748                                 }
749                                 len = PAGE_SIZE - offset;
750                         }
751                         vaddr = kmap_high_get(page);
752                         if (vaddr) {
753                                 vaddr += offset;
754                                 op(vaddr, len, dir);
755                                 kunmap_high(page);
756                         } else if (cache_is_vipt()) {
757                                 /* unmapped pages might still be cached */
758                                 vaddr = kmap_atomic(page);
759                                 op(vaddr + offset, len, dir);
760                                 kunmap_atomic(vaddr);
761                         }
762                 } else {
763                         vaddr = page_address(page) + offset;
764                         op(vaddr, len, dir);
765                 }
766                 offset = 0;
767                 page++;
768                 left -= len;
769         } while (left);
770 }
771
772 /*
773  * Make an area consistent for devices.
774  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
775  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
776  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
777  */
778 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
779         size_t size, enum dma_data_direction dir)
780 {
781         unsigned long paddr;
782
783         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
784
785         paddr = page_to_phys(page) + off;
786         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
787                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
788         } else {
789                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
790         }
791         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
792 }
793
794 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
795         size_t size, enum dma_data_direction dir)
796 {
797         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
798
799         /* FIXME: non-speculating: not required */
800         /* don't bother invalidating if DMA to device */
801         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
802                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
803
804         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
805
806         /*
807          * Mark the D-cache clean for this page to avoid extra flushing.
808          */
809         if (dir != DMA_TO_DEVICE && off == 0 && size >= PAGE_SIZE)
810                 set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
811 }
812
813 /**
814  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
815  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
816  * @sg: list of buffers
817  * @nents: number of buffers to map
818  * @dir: DMA transfer direction
819  *
820  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
821  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
822  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
823  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
824  * sg_dma_{address,length}.
825  *
826  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
827  * here.
828  */
829 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
830                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
831 {
832         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
833         struct scatterlist *s;
834         int i, j;
835
836         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
837 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
838                 s->dma_length = s->length;
839 #endif
840                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
841                                                 s->length, dir, attrs);
842                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
843                         goto bad_mapping;
844         }
845         return nents;
846
847  bad_mapping:
848         for_each_sg(sg, s, i, j)
849                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
850         return 0;
851 }
852
853 /**
854  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
855  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
856  * @sg: list of buffers
857  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
858  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
859  *
860  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
861  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
862  */
863 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
864                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
865 {
866         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
867         struct scatterlist *s;
868
869         int i;
870
871         for_each_sg(sg, s, nents, i)
872                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
873 }
874
875 /**
876  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
877  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
878  * @sg: list of buffers
879  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
880  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
881  */
882 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
883                         int nents, enum dma_data_direction dir)
884 {
885         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
886         struct scatterlist *s;
887         int i;
888
889         for_each_sg(sg, s, nents, i)
890                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
891                                          dir);
892 }
893
894 /**
895  * arm_dma_sync_sg_for_device
896  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
897  * @sg: list of buffers
898  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
899  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
900  */
901 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
902                         int nents, enum dma_data_direction dir)
903 {
904         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
905         struct scatterlist *s;
906         int i;
907
908         for_each_sg(sg, s, nents, i)
909                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
910                                             dir);
911 }
912
913 /*
914  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
915  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
916  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
917  * to this function.
918  */
919 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
920 {
921         if (mask < (u64)arm_dma_limit)
922                 return 0;
923         return 1;
924 }
925 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
926
927 static int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask)
928 {
929         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, dma_mask))
930                 return -EIO;
931
932         *dev->dma_mask = dma_mask;
933
934         return 0;
935 }
936
937 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
938
939 static int __init dma_debug_do_init(void)
940 {
941         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
942         return 0;
943 }
944 fs_initcall(dma_debug_do_init);
945
946 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
947
948 /* IOMMU */
949
950 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
951                                       size_t size)
952 {
953         unsigned int order = get_order(size);
954         unsigned int align = 0;
955         unsigned int count, start;
956         unsigned long flags;
957
958         count = ((PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT) +
959                  (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
960
961         if (order > mapping->order)
962                 align = (1 << (order - mapping->order)) - 1;
963
964         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
965         start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmap, mapping->bits, 0,
966                                            count, align);
967         if (start > mapping->bits) {
968                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
969                 return DMA_ERROR_CODE;
970         }
971
972         bitmap_set(mapping->bitmap, start, count);
973         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
974
975         return mapping->base + (start << (mapping->order + PAGE_SHIFT));
976 }
977
978 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
979                                dma_addr_t addr, size_t size)
980 {
981         unsigned int start = (addr - mapping->base) >>
982                              (mapping->order + PAGE_SHIFT);
983         unsigned int count = ((size >> PAGE_SHIFT) +
984                               (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
985         unsigned long flags;
986
987         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
988         bitmap_clear(mapping->bitmap, start, count);
989         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
990 }
991
992 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
993 {
994         struct page **pages;
995         int count = size >> PAGE_SHIFT;
996         int array_size = count * sizeof(struct page *);
997         int i = 0;
998
999         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1000                 pages = kzalloc(array_size, gfp);
1001         else
1002                 pages = vzalloc(array_size);
1003         if (!pages)
1004                 return NULL;
1005
1006         while (count) {
1007                 int j, order = __fls(count);
1008
1009                 pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, order);
1010                 while (!pages[i] && order)
1011                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, --order);
1012                 if (!pages[i])
1013                         goto error;
1014
1015                 if (order)
1016                         split_page(pages[i], order);
1017                 j = 1 << order;
1018                 while (--j)
1019                         pages[i + j] = pages[i] + j;
1020
1021                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
1022                 i += 1 << order;
1023                 count -= 1 << order;
1024         }
1025
1026         return pages;
1027 error:
1028         while (i--)
1029                 if (pages[i])
1030                         __free_pages(pages[i], 0);
1031         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1032                 kfree(pages);
1033         else
1034                 vfree(pages);
1035         return NULL;
1036 }
1037
1038 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1039 {
1040         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1041         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1042         int i;
1043         for (i = 0; i < count; i++)
1044                 if (pages[i])
1045                         __free_pages(pages[i], 0);
1046         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1047                 kfree(pages);
1048         else
1049                 vfree(pages);
1050         return 0;
1051 }
1052
1053 /*
1054  * Create a CPU mapping for a specified pages
1055  */
1056 static void *
1057 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1058                     const void *caller)
1059 {
1060         unsigned int i, nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1061         struct vm_struct *area;
1062         unsigned long p;
1063
1064         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
1065                                   caller);
1066         if (!area)
1067                 return NULL;
1068
1069         area->pages = pages;
1070         area->nr_pages = nr_pages;
1071         p = (unsigned long)area->addr;
1072
1073         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1074                 phys_addr_t phys = __pfn_to_phys(page_to_pfn(pages[i]));
1075                 if (ioremap_page_range(p, p + PAGE_SIZE, phys, prot))
1076                         goto err;
1077                 p += PAGE_SIZE;
1078         }
1079         return area->addr;
1080 err:
1081         unmap_kernel_range((unsigned long)area->addr, size);
1082         vunmap(area->addr);
1083         return NULL;
1084 }
1085
1086 /*
1087  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1088  */
1089 static dma_addr_t
1090 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1091 {
1092         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1093         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1094         dma_addr_t dma_addr, iova;
1095         int i, ret = DMA_ERROR_CODE;
1096
1097         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1098         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1099                 return dma_addr;
1100
1101         iova = dma_addr;
1102         for (i = 0; i < count; ) {
1103                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1104                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1105                 unsigned int len, j;
1106
1107                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1108                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1109                                 break;
1110
1111                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1112                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1113                 if (ret < 0)
1114                         goto fail;
1115                 iova += len;
1116                 i = j;
1117         }
1118         return dma_addr;
1119 fail:
1120         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1121         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1122         return DMA_ERROR_CODE;
1123 }
1124
1125 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1126 {
1127         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1128
1129         /*
1130          * add optional in-page offset from iova to size and align
1131          * result to page size
1132          */
1133         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1134         iova &= PAGE_MASK;
1135
1136         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1137         __free_iova(mapping, iova, size);
1138         return 0;
1139 }
1140
1141 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1142 {
1143         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
1144         struct page **pages = pool->pages;
1145         int offs = (addr - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1146
1147         return pages + offs;
1148 }
1149
1150 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, struct dma_attrs *attrs)
1151 {
1152         struct vm_struct *area;
1153
1154         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1155                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1156
1157         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1158                 return cpu_addr;
1159
1160         area = find_vm_area(cpu_addr);
1161         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1162                 return area->pages;
1163         return NULL;
1164 }
1165
1166 static void *__iommu_alloc_atomic(struct device *dev, size_t size,
1167                                   dma_addr_t *handle)
1168 {
1169         struct page *page;
1170         void *addr;
1171
1172         addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1173         if (!addr)
1174                 return NULL;
1175
1176         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size);
1177         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1178                 goto err_mapping;
1179
1180         return addr;
1181
1182 err_mapping:
1183         __free_from_pool(addr, size);
1184         return NULL;
1185 }
1186
1187 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, struct page **pages,
1188                                 dma_addr_t handle, size_t size)
1189 {
1190         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1191         __free_from_pool(page_address(pages[0]), size);
1192 }
1193
1194 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1195             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1196 {
1197         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1198         struct page **pages;
1199         void *addr = NULL;
1200
1201         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1202         size = PAGE_ALIGN(size);
1203
1204         if (gfp & GFP_ATOMIC)
1205                 return __iommu_alloc_atomic(dev, size, handle);
1206
1207         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp);
1208         if (!pages)
1209                 return NULL;
1210
1211         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1212         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1213                 goto err_buffer;
1214
1215         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1216                 return pages;
1217
1218         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1219                                    __builtin_return_address(0));
1220         if (!addr)
1221                 goto err_mapping;
1222
1223         return addr;
1224
1225 err_mapping:
1226         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1227 err_buffer:
1228         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1229         return NULL;
1230 }
1231
1232 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1233                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1234                     struct dma_attrs *attrs)
1235 {
1236         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1237         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1238         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1239
1240         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1241
1242         if (!pages)
1243                 return -ENXIO;
1244
1245         do {
1246                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1247                 if (ret) {
1248                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1249                         return ret;
1250                 }
1251                 uaddr += PAGE_SIZE;
1252                 usize -= PAGE_SIZE;
1253         } while (usize > 0);
1254
1255         return 0;
1256 }
1257
1258 /*
1259  * free a page as defined by the above mapping.
1260  * Must not be called with IRQs disabled.
1261  */
1262 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1263                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1264 {
1265         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1266         size = PAGE_ALIGN(size);
1267
1268         if (!pages) {
1269                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1270                 return;
1271         }
1272
1273         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1274                 __iommu_free_atomic(dev, pages, handle, size);
1275                 return;
1276         }
1277
1278         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1279                 unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
1280                 vunmap(cpu_addr);
1281         }
1282
1283         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1284         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1285 }
1286
1287 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1288                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1289                                  size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1290 {
1291         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1292         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1293
1294         if (!pages)
1295                 return -ENXIO;
1296
1297         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1298                                          GFP_KERNEL);
1299 }
1300
1301 /*
1302  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1303  */
1304 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1305                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1306                           enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1307 {
1308         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1309         dma_addr_t iova, iova_base;
1310         int ret = 0;
1311         unsigned int count;
1312         struct scatterlist *s;
1313
1314         size = PAGE_ALIGN(size);
1315         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1316
1317         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1318         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1319                 return -ENOMEM;
1320
1321         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1322                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1323                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1324
1325                 if (!arch_is_coherent() &&
1326                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1327                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1328
1329                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1330                 if (ret < 0)
1331                         goto fail;
1332                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1333                 iova += len;
1334         }
1335         *handle = iova_base;
1336
1337         return 0;
1338 fail:
1339         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1340         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1341         return ret;
1342 }
1343
1344 /**
1345  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1346  * @dev: valid struct device pointer
1347  * @sg: list of buffers
1348  * @nents: number of buffers to map
1349  * @dir: DMA transfer direction
1350  *
1351  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1352  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1353  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1354  * sg_dma_{address,length}.
1355  */
1356 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1357                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1358 {
1359         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1360         int i, count = 0;
1361         unsigned int offset = s->offset;
1362         unsigned int size = s->offset + s->length;
1363         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1364
1365         for (i = 1; i < nents; i++) {
1366                 s = sg_next(s);
1367
1368                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1369                 s->dma_length = 0;
1370
1371                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1372                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1373                             dir, attrs) < 0)
1374                                 goto bad_mapping;
1375
1376                         dma->dma_address += offset;
1377                         dma->dma_length = size - offset;
1378
1379                         size = offset = s->offset;
1380                         start = s;
1381                         dma = sg_next(dma);
1382                         count += 1;
1383                 }
1384                 size += s->length;
1385         }
1386         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs) < 0)
1387                 goto bad_mapping;
1388
1389         dma->dma_address += offset;
1390         dma->dma_length = size - offset;
1391
1392         return count+1;
1393
1394 bad_mapping:
1395         for_each_sg(sg, s, count, i)
1396                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1397         return 0;
1398 }
1399
1400 /**
1401  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1402  * @dev: valid struct device pointer
1403  * @sg: list of buffers
1404  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1405  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1406  *
1407  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1408  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1409  */
1410 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1411                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1412 {
1413         struct scatterlist *s;
1414         int i;
1415
1416         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1417                 if (sg_dma_len(s))
1418                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1419                                                sg_dma_len(s));
1420                 if (!arch_is_coherent() &&
1421                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1422                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1423                                               s->length, dir);
1424         }
1425 }
1426
1427 /**
1428  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1429  * @dev: valid struct device pointer
1430  * @sg: list of buffers
1431  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1432  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1433  */
1434 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1435                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1436 {
1437         struct scatterlist *s;
1438         int i;
1439
1440         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1441                 if (!arch_is_coherent())
1442                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1443
1444 }
1445
1446 /**
1447  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1448  * @dev: valid struct device pointer
1449  * @sg: list of buffers
1450  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1451  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1452  */
1453 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1454                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1455 {
1456         struct scatterlist *s;
1457         int i;
1458
1459         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1460                 if (!arch_is_coherent())
1461                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1462 }
1463
1464
1465 /**
1466  * arm_iommu_map_page
1467  * @dev: valid struct device pointer
1468  * @page: page that buffer resides in
1469  * @offset: offset into page for start of buffer
1470  * @size: size of buffer to map
1471  * @dir: DMA transfer direction
1472  *
1473  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1474  */
1475 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1476              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1477              struct dma_attrs *attrs)
1478 {
1479         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1480         dma_addr_t dma_addr;
1481         int ret, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1482
1483         if (!arch_is_coherent() && !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1484                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1485
1486         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1487         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1488                 return dma_addr;
1489
1490         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, 0);
1491         if (ret < 0)
1492                 goto fail;
1493
1494         return dma_addr + offset;
1495 fail:
1496         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1497         return DMA_ERROR_CODE;
1498 }
1499
1500 /**
1501  * arm_iommu_unmap_page
1502  * @dev: valid struct device pointer
1503  * @handle: DMA address of buffer
1504  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1505  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1506  *
1507  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1508  */
1509 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1510                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1511                 struct dma_attrs *attrs)
1512 {
1513         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1514         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1515         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1516         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1517         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1518
1519         if (!iova)
1520                 return;
1521
1522         if (!arch_is_coherent() && !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1523                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1524
1525         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1526         __free_iova(mapping, iova, len);
1527 }
1528
1529 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1530                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1531 {
1532         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1533         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1534         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1535         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1536
1537         if (!iova)
1538                 return;
1539
1540         if (!arch_is_coherent())
1541                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1542 }
1543
1544 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1545                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1546 {
1547         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1548         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1549         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1550         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1551
1552         if (!iova)
1553                 return;
1554
1555         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1556 }
1557
1558 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1559         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1560         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1561         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1562         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1563
1564         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1565         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1566         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1567         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1568
1569         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1570         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1571         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1572         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1573 };
1574
1575 /**
1576  * arm_iommu_create_mapping
1577  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1578  * @base: start address of the valid IO address space
1579  * @size: size of the valid IO address space
1580  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1581  *
1582  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1583  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1584  * mapping with IOMMU aware functions.
1585  *
1586  * The client device need to be attached to the mapping with
1587  * arm_iommu_attach_device function.
1588  */
1589 struct dma_iommu_mapping *
1590 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1591                          int order)
1592 {
1593         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1594         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1595         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1596         int err = -ENOMEM;
1597
1598         if (!count)
1599                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1600
1601         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1602         if (!mapping)
1603                 goto err;
1604
1605         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1606         if (!mapping->bitmap)
1607                 goto err2;
1608
1609         mapping->base = base;
1610         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1611         mapping->order = order;
1612         spin_lock_init(&mapping->lock);
1613
1614         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1615         if (!mapping->domain)
1616                 goto err3;
1617
1618         kref_init(&mapping->kref);
1619         return mapping;
1620 err3:
1621         kfree(mapping->bitmap);
1622 err2:
1623         kfree(mapping);
1624 err:
1625         return ERR_PTR(err);
1626 }
1627
1628 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1629 {
1630         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1631                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1632
1633         iommu_domain_free(mapping->domain);
1634         kfree(mapping->bitmap);
1635         kfree(mapping);
1636 }
1637
1638 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1639 {
1640         if (mapping)
1641                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1642 }
1643
1644 /**
1645  * arm_iommu_attach_device
1646  * @dev: valid struct device pointer
1647  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1648  *      arm_iommu_create_mapping)
1649  *
1650  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1651  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1652  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1653  * the same io address space mapping.
1654  */
1655 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1656                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1657 {
1658         int err;
1659
1660         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1661         if (err)
1662                 return err;
1663
1664         kref_get(&mapping->kref);
1665         dev->archdata.mapping = mapping;
1666         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1667
1668         pr_info("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1669         return 0;
1670 }
1671
1672 #endif