[POWERPC] Minor pSeries IOMMU debug cleanup
[linux-3.10.git] / arch / powerpc / platforms / pseries / iommu.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2001 Mike Corrigan & Dave Engebretsen, IBM Corporation
3  *
4  * Rewrite, cleanup:
5  *
6  * Copyright (C) 2004 Olof Johansson <olof@lixom.net>, IBM Corporation
7  * Copyright (C) 2006 Olof Johansson <olof@lixom.net>
8  *
9  * Dynamic DMA mapping support, pSeries-specific parts, both SMP and LPAR.
10  *
11  *
12  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
13  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
14  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
15  * (at your option) any later version.
16  *
17  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
20  * GNU General Public License for more details.
21  *
22  * You should have received a copy of the GNU General Public License
23  * along with this program; if not, write to the Free Software
24  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
25  */
26
27 #include <linux/init.h>
28 #include <linux/types.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/mm.h>
31 #include <linux/spinlock.h>
32 #include <linux/string.h>
33 #include <linux/pci.h>
34 #include <linux/dma-mapping.h>
35 #include <asm/io.h>
36 #include <asm/prom.h>
37 #include <asm/rtas.h>
38 #include <asm/iommu.h>
39 #include <asm/pci-bridge.h>
40 #include <asm/machdep.h>
41 #include <asm/abs_addr.h>
42 #include <asm/pSeries_reconfig.h>
43 #include <asm/firmware.h>
44 #include <asm/tce.h>
45 #include <asm/ppc-pci.h>
46 #include <asm/udbg.h>
47
48 #include "plpar_wrappers.h"
49
50 #define DBG(fmt...)
51
52 static void tce_build_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index,
53                               long npages, unsigned long uaddr,
54                               enum dma_data_direction direction)
55 {
56         u64 proto_tce;
57         u64 *tcep;
58         u64 rpn;
59
60         proto_tce = TCE_PCI_READ; // Read allowed
61
62         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
63                 proto_tce |= TCE_PCI_WRITE;
64
65         tcep = ((u64 *)tbl->it_base) + index;
66
67         while (npages--) {
68                 /* can't move this out since we might cross LMB boundary */
69                 rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
70                 *tcep = proto_tce | (rpn & TCE_RPN_MASK) << TCE_RPN_SHIFT;
71
72                 uaddr += TCE_PAGE_SIZE;
73                 tcep++;
74         }
75 }
76
77
78 static void tce_free_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index, long npages)
79 {
80         u64 *tcep;
81
82         tcep = ((u64 *)tbl->it_base) + index;
83
84         while (npages--)
85                 *(tcep++) = 0;
86 }
87
88 static unsigned long tce_get_pseries(struct iommu_table *tbl, long index)
89 {
90         u64 *tcep;
91
92         tcep = ((u64 *)tbl->it_base) + index;
93
94         return *tcep;
95 }
96
97 static void tce_build_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
98                                 long npages, unsigned long uaddr,
99                                 enum dma_data_direction direction)
100 {
101         u64 rc;
102         u64 proto_tce, tce;
103         u64 rpn;
104
105         rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
106         proto_tce = TCE_PCI_READ;
107         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
108                 proto_tce |= TCE_PCI_WRITE;
109
110         while (npages--) {
111                 tce = proto_tce | (rpn & TCE_RPN_MASK) << TCE_RPN_SHIFT;
112                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, tce);
113
114                 if (rc && printk_ratelimit()) {
115                         printk("tce_build_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
116                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
117                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
118                         printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce );
119                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
120                 }
121
122                 tcenum++;
123                 rpn++;
124         }
125 }
126
127 static DEFINE_PER_CPU(u64 *, tce_page) = NULL;
128
129 static void tce_buildmulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
130                                      long npages, unsigned long uaddr,
131                                      enum dma_data_direction direction)
132 {
133         u64 rc;
134         u64 proto_tce;
135         u64 *tcep;
136         u64 rpn;
137         long l, limit;
138
139         if (npages == 1)
140                 return tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages, uaddr,
141                                            direction);
142
143         tcep = __get_cpu_var(tce_page);
144
145         /* This is safe to do since interrupts are off when we're called
146          * from iommu_alloc{,_sg}()
147          */
148         if (!tcep) {
149                 tcep = (u64 *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
150                 /* If allocation fails, fall back to the loop implementation */
151                 if (!tcep)
152                         return tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages,
153                                                    uaddr, direction);
154                 __get_cpu_var(tce_page) = tcep;
155         }
156
157         rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
158         proto_tce = TCE_PCI_READ;
159         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
160                 proto_tce |= TCE_PCI_WRITE;
161
162         /* We can map max one pageful of TCEs at a time */
163         do {
164                 /*
165                  * Set up the page with TCE data, looping through and setting
166                  * the values.
167                  */
168                 limit = min_t(long, npages, 4096/TCE_ENTRY_SIZE);
169
170                 for (l = 0; l < limit; l++) {
171                         tcep[l] = proto_tce | (rpn & TCE_RPN_MASK) << TCE_RPN_SHIFT;
172                         rpn++;
173                 }
174
175                 rc = plpar_tce_put_indirect((u64)tbl->it_index,
176                                             (u64)tcenum << 12,
177                                             (u64)virt_to_abs(tcep),
178                                             limit);
179
180                 npages -= limit;
181                 tcenum += limit;
182         } while (npages > 0 && !rc);
183
184         if (rc && printk_ratelimit()) {
185                 printk("tce_buildmulti_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
186                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
187                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
188                 printk("\ttce[0] val = 0x%lx\n", tcep[0]);
189                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
190         }
191 }
192
193 static void tce_free_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
194 {
195         u64 rc;
196
197         while (npages--) {
198                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, 0);
199
200                 if (rc && printk_ratelimit()) {
201                         printk("tce_free_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
202                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
203                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
204                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
205                 }
206
207                 tcenum++;
208         }
209 }
210
211
212 static void tce_freemulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
213 {
214         u64 rc;
215
216         rc = plpar_tce_stuff((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, 0, npages);
217
218         if (rc && printk_ratelimit()) {
219                 printk("tce_freemulti_pSeriesLP: plpar_tce_stuff failed\n");
220                 printk("\trc      = %ld\n", rc);
221                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
222                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
223                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
224         }
225 }
226
227 static unsigned long tce_get_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum)
228 {
229         u64 rc;
230         unsigned long tce_ret;
231
232         rc = plpar_tce_get((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, &tce_ret);
233
234         if (rc && printk_ratelimit()) {
235                 printk("tce_get_pSeriesLP: plpar_tce_get failed. rc=%ld\n",
236                         rc);
237                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
238                 printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
239                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
240         }
241
242         return tce_ret;
243 }
244
245 #ifdef CONFIG_PCI
246 static void iommu_table_setparms(struct pci_controller *phb,
247                                  struct device_node *dn,
248                                  struct iommu_table *tbl)
249 {
250         struct device_node *node;
251         const unsigned long *basep;
252         const u32 *sizep;
253
254         node = (struct device_node *)phb->arch_data;
255
256         basep = of_get_property(node, "linux,tce-base", NULL);
257         sizep = of_get_property(node, "linux,tce-size", NULL);
258         if (basep == NULL || sizep == NULL) {
259                 printk(KERN_ERR "PCI_DMA: iommu_table_setparms: %s has "
260                                 "missing tce entries !\n", dn->full_name);
261                 return;
262         }
263
264         tbl->it_base = (unsigned long)__va(*basep);
265
266 #ifndef CONFIG_CRASH_DUMP
267         memset((void *)tbl->it_base, 0, *sizep);
268 #endif
269
270         tbl->it_busno = phb->bus->number;
271
272         /* Units of tce entries */
273         tbl->it_offset = phb->dma_window_base_cur >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
274
275         /* Test if we are going over 2GB of DMA space */
276         if (phb->dma_window_base_cur + phb->dma_window_size > 0x80000000ul) {
277                 udbg_printf("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n");
278                 panic("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n");
279         }
280
281         phb->dma_window_base_cur += phb->dma_window_size;
282
283         /* Set the tce table size - measured in entries */
284         tbl->it_size = phb->dma_window_size >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
285
286         tbl->it_index = 0;
287         tbl->it_blocksize = 16;
288         tbl->it_type = TCE_PCI;
289 }
290
291 /*
292  * iommu_table_setparms_lpar
293  *
294  * Function: On pSeries LPAR systems, return TCE table info, given a pci bus.
295  */
296 static void iommu_table_setparms_lpar(struct pci_controller *phb,
297                                       struct device_node *dn,
298                                       struct iommu_table *tbl,
299                                       const void *dma_window)
300 {
301         unsigned long offset, size;
302
303         tbl->it_busno  = PCI_DN(dn)->bussubno;
304         of_parse_dma_window(dn, dma_window, &tbl->it_index, &offset, &size);
305
306         tbl->it_base   = 0;
307         tbl->it_blocksize  = 16;
308         tbl->it_type = TCE_PCI;
309         tbl->it_offset = offset >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
310         tbl->it_size = size >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
311 }
312
313 static void pci_dma_bus_setup_pSeries(struct pci_bus *bus)
314 {
315         struct device_node *dn;
316         struct iommu_table *tbl;
317         struct device_node *isa_dn, *isa_dn_orig;
318         struct device_node *tmp;
319         struct pci_dn *pci;
320         int children;
321
322         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
323
324         DBG("pci_dma_bus_setup_pSeries: setting up bus %s\n", dn->full_name);
325
326         if (bus->self) {
327                 /* This is not a root bus, any setup will be done for the
328                  * device-side of the bridge in iommu_dev_setup_pSeries().
329                  */
330                 return;
331         }
332         pci = PCI_DN(dn);
333
334         /* Check if the ISA bus on the system is under
335          * this PHB.
336          */
337         isa_dn = isa_dn_orig = of_find_node_by_type(NULL, "isa");
338
339         while (isa_dn && isa_dn != dn)
340                 isa_dn = isa_dn->parent;
341
342         if (isa_dn_orig)
343                 of_node_put(isa_dn_orig);
344
345         /* Count number of direct PCI children of the PHB. */
346         for (children = 0, tmp = dn->child; tmp; tmp = tmp->sibling)
347                 children++;
348
349         DBG("Children: %d\n", children);
350
351         /* Calculate amount of DMA window per slot. Each window must be
352          * a power of two (due to pci_alloc_consistent requirements).
353          *
354          * Keep 256MB aside for PHBs with ISA.
355          */
356
357         if (!isa_dn) {
358                 /* No ISA/IDE - just set window size and return */
359                 pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul; /* To be divided */
360
361                 while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x80000000ul)
362                         pci->phb->dma_window_size >>= 1;
363                 DBG("No ISA/IDE, window size is 0x%lx\n",
364                         pci->phb->dma_window_size);
365                 pci->phb->dma_window_base_cur = 0;
366
367                 return;
368         }
369
370         /* If we have ISA, then we probably have an IDE
371          * controller too. Allocate a 128MB table but
372          * skip the first 128MB to avoid stepping on ISA
373          * space.
374          */
375         pci->phb->dma_window_size = 0x8000000ul;
376         pci->phb->dma_window_base_cur = 0x8000000ul;
377
378         tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
379                            pci->phb->node);
380
381         iommu_table_setparms(pci->phb, dn, tbl);
382         pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, pci->phb->node);
383
384         /* Divide the rest (1.75GB) among the children */
385         pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul;
386         while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x70000000ul)
387                 pci->phb->dma_window_size >>= 1;
388
389         DBG("ISA/IDE, window size is 0x%lx\n", pci->phb->dma_window_size);
390
391 }
392
393
394 static void pci_dma_bus_setup_pSeriesLP(struct pci_bus *bus)
395 {
396         struct iommu_table *tbl;
397         struct device_node *dn, *pdn;
398         struct pci_dn *ppci;
399         const void *dma_window = NULL;
400
401         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
402
403         DBG("pci_dma_bus_setup_pSeriesLP: setting up bus %s\n", dn->full_name);
404
405         /* Find nearest ibm,dma-window, walking up the device tree */
406         for (pdn = dn; pdn != NULL; pdn = pdn->parent) {
407                 dma_window = of_get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
408                 if (dma_window != NULL)
409                         break;
410         }
411
412         if (dma_window == NULL) {
413                 DBG("  no ibm,dma-window property !\n");
414                 return;
415         }
416
417         ppci = PCI_DN(pdn);
418
419         DBG("  parent is %s, iommu_table: 0x%p\n",
420             pdn->full_name, ppci->iommu_table);
421
422         if (!ppci->iommu_table) {
423                 /* Bussubno hasn't been copied yet.
424                  * Do it now because iommu_table_setparms_lpar needs it.
425                  */
426
427                 ppci->bussubno = bus->number;
428
429                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
430                                    ppci->phb->node);
431
432                 iommu_table_setparms_lpar(ppci->phb, pdn, tbl, dma_window);
433
434                 ppci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, ppci->phb->node);
435                 DBG("  created table: %p\n", ppci->iommu_table);
436         }
437
438         if (pdn != dn)
439                 PCI_DN(dn)->iommu_table = ppci->iommu_table;
440 }
441
442
443 static void pci_dma_dev_setup_pSeries(struct pci_dev *dev)
444 {
445         struct device_node *dn;
446         struct iommu_table *tbl;
447
448         DBG("pci_dma_dev_setup_pSeries: %s\n", pci_name(dev));
449
450         dn = dev->dev.archdata.of_node;
451
452         /* If we're the direct child of a root bus, then we need to allocate
453          * an iommu table ourselves. The bus setup code should have setup
454          * the window sizes already.
455          */
456         if (!dev->bus->self) {
457                 struct pci_controller *phb = PCI_DN(dn)->phb;
458
459                 DBG(" --> first child, no bridge. Allocating iommu table.\n");
460                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
461                                    phb->node);
462                 iommu_table_setparms(phb, dn, tbl);
463                 PCI_DN(dn)->iommu_table = iommu_init_table(tbl, phb->node);
464                 dev->dev.archdata.dma_data = PCI_DN(dn)->iommu_table;
465                 return;
466         }
467
468         /* If this device is further down the bus tree, search upwards until
469          * an already allocated iommu table is found and use that.
470          */
471
472         while (dn && PCI_DN(dn) && PCI_DN(dn)->iommu_table == NULL)
473                 dn = dn->parent;
474
475         if (dn && PCI_DN(dn))
476                 dev->dev.archdata.dma_data = PCI_DN(dn)->iommu_table;
477         else
478                 printk(KERN_WARNING "iommu: Device %s has no iommu table\n",
479                        pci_name(dev));
480 }
481
482 static void pci_dma_dev_setup_pSeriesLP(struct pci_dev *dev)
483 {
484         struct device_node *pdn, *dn;
485         struct iommu_table *tbl;
486         const void *dma_window = NULL;
487         struct pci_dn *pci;
488
489         DBG("pci_dma_dev_setup_pSeriesLP: %s\n", pci_name(dev));
490
491         /* dev setup for LPAR is a little tricky, since the device tree might
492          * contain the dma-window properties per-device and not neccesarily
493          * for the bus. So we need to search upwards in the tree until we
494          * either hit a dma-window property, OR find a parent with a table
495          * already allocated.
496          */
497         dn = pci_device_to_OF_node(dev);
498         DBG("  node is %s\n", dn->full_name);
499
500         for (pdn = dn; pdn && PCI_DN(pdn) && !PCI_DN(pdn)->iommu_table;
501              pdn = pdn->parent) {
502                 dma_window = of_get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
503                 if (dma_window)
504                         break;
505         }
506
507         if (!pdn || !PCI_DN(pdn)) {
508                 printk(KERN_WARNING "pci_dma_dev_setup_pSeriesLP: "
509                        "no DMA window found for pci dev=%s dn=%s\n",
510                                  pci_name(dev), dn? dn->full_name : "<null>");
511                 return;
512         }
513         DBG("  parent is %s\n", pdn->full_name);
514
515         /* Check for parent == NULL so we don't try to setup the empty EADS
516          * slots on POWER4 machines.
517          */
518         if (dma_window == NULL || pdn->parent == NULL) {
519                 DBG("  no dma window for device, linking to parent\n");
520                 dev->dev.archdata.dma_data = PCI_DN(pdn)->iommu_table;
521                 return;
522         }
523
524         pci = PCI_DN(pdn);
525         if (!pci->iommu_table) {
526                 /* iommu_table_setparms_lpar needs bussubno. */
527                 pci->bussubno = pci->phb->bus->number;
528
529                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
530                                    pci->phb->node);
531
532                 iommu_table_setparms_lpar(pci->phb, pdn, tbl, dma_window);
533
534                 pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, pci->phb->node);
535                 DBG("  created table: %p\n", pci->iommu_table);
536         } else {
537                 DBG("  found DMA window, table: %p\n", pci->iommu_table);
538         }
539
540         dev->dev.archdata.dma_data = pci->iommu_table;
541 }
542 #else  /* CONFIG_PCI */
543 #define pci_dma_bus_setup_pSeries       NULL
544 #define pci_dma_dev_setup_pSeries       NULL
545 #define pci_dma_bus_setup_pSeriesLP     NULL
546 #define pci_dma_dev_setup_pSeriesLP     NULL
547 #endif /* !CONFIG_PCI */
548
549 static int iommu_reconfig_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long action, void *node)
550 {
551         int err = NOTIFY_OK;
552         struct device_node *np = node;
553         struct pci_dn *pci = PCI_DN(np);
554
555         switch (action) {
556         case PSERIES_RECONFIG_REMOVE:
557                 if (pci && pci->iommu_table &&
558                     of_get_property(np, "ibm,dma-window", NULL))
559                         iommu_free_table(np);
560                 break;
561         default:
562                 err = NOTIFY_DONE;
563                 break;
564         }
565         return err;
566 }
567
568 static struct notifier_block iommu_reconfig_nb = {
569         .notifier_call = iommu_reconfig_notifier,
570 };
571
572 /* These are called very early. */
573 void iommu_init_early_pSeries(void)
574 {
575         if (of_chosen && of_get_property(of_chosen, "linux,iommu-off", NULL)) {
576                 /* Direct I/O, IOMMU off */
577                 ppc_md.pci_dma_dev_setup = NULL;
578                 ppc_md.pci_dma_bus_setup = NULL;
579                 set_pci_dma_ops(&dma_direct_ops);
580                 return;
581         }
582
583         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
584                 if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_MULTITCE)) {
585                         ppc_md.tce_build = tce_buildmulti_pSeriesLP;
586                         ppc_md.tce_free  = tce_freemulti_pSeriesLP;
587                 } else {
588                         ppc_md.tce_build = tce_build_pSeriesLP;
589                         ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeriesLP;
590                 }
591                 ppc_md.tce_get   = tce_get_pSeriesLP;
592                 ppc_md.pci_dma_bus_setup = pci_dma_bus_setup_pSeriesLP;
593                 ppc_md.pci_dma_dev_setup = pci_dma_dev_setup_pSeriesLP;
594         } else {
595                 ppc_md.tce_build = tce_build_pSeries;
596                 ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeries;
597                 ppc_md.tce_get   = tce_get_pseries;
598                 ppc_md.pci_dma_bus_setup = pci_dma_bus_setup_pSeries;
599                 ppc_md.pci_dma_dev_setup = pci_dma_dev_setup_pSeries;
600         }
601
602
603         pSeries_reconfig_notifier_register(&iommu_reconfig_nb);
604
605         set_pci_dma_ops(&dma_iommu_ops);
606 }
607