misc: nct1008: change overheat enable message
[linux-3.10.git] / drivers / iommu / amd_iommu.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2007-2010 Advanced Micro Devices, Inc.
3  * Author: Joerg Roedel <joerg.roedel@amd.com>
4  *         Leo Duran <leo.duran@amd.com>
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
7  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published
8  * by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13  * GNU General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
16  * along with this program; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
18  */
19
20 #include <linux/ratelimit.h>
21 #include <linux/pci.h>
22 #include <linux/pci-ats.h>
23 #include <linux/bitmap.h>
24 #include <linux/slab.h>
25 #include <linux/debugfs.h>
26 #include <linux/scatterlist.h>
27 #include <linux/dma-mapping.h>
28 #include <linux/iommu-helper.h>
29 #include <linux/iommu.h>
30 #include <linux/delay.h>
31 #include <linux/amd-iommu.h>
32 #include <linux/notifier.h>
33 #include <linux/export.h>
34 #include <linux/irq.h>
35 #include <linux/msi.h>
36 #include <asm/irq_remapping.h>
37 #include <asm/io_apic.h>
38 #include <asm/apic.h>
39 #include <asm/hw_irq.h>
40 #include <asm/msidef.h>
41 #include <asm/proto.h>
42 #include <asm/iommu.h>
43 #include <asm/gart.h>
44 #include <asm/dma.h>
45
46 #include "amd_iommu_proto.h"
47 #include "amd_iommu_types.h"
48 #include "irq_remapping.h"
49 #include "pci.h"
50
51 #define CMD_SET_TYPE(cmd, t) ((cmd)->data[1] |= ((t) << 28))
52
53 #define LOOP_TIMEOUT    100000
54
55 /*
56  * This bitmap is used to advertise the page sizes our hardware support
57  * to the IOMMU core, which will then use this information to split
58  * physically contiguous memory regions it is mapping into page sizes
59  * that we support.
60  *
61  * 512GB Pages are not supported due to a hardware bug
62  */
63 #define AMD_IOMMU_PGSIZES       ((~0xFFFUL) & ~(2ULL << 38))
64
65 static DEFINE_RWLOCK(amd_iommu_devtable_lock);
66
67 /* A list of preallocated protection domains */
68 static LIST_HEAD(iommu_pd_list);
69 static DEFINE_SPINLOCK(iommu_pd_list_lock);
70
71 /* List of all available dev_data structures */
72 static LIST_HEAD(dev_data_list);
73 static DEFINE_SPINLOCK(dev_data_list_lock);
74
75 LIST_HEAD(ioapic_map);
76 LIST_HEAD(hpet_map);
77
78 /*
79  * Domain for untranslated devices - only allocated
80  * if iommu=pt passed on kernel cmd line.
81  */
82 static struct protection_domain *pt_domain;
83
84 static struct iommu_ops amd_iommu_ops;
85
86 static ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(ppr_notifier);
87 int amd_iommu_max_glx_val = -1;
88
89 static struct dma_map_ops amd_iommu_dma_ops;
90
91 /*
92  * general struct to manage commands send to an IOMMU
93  */
94 struct iommu_cmd {
95         u32 data[4];
96 };
97
98 struct kmem_cache *amd_iommu_irq_cache;
99
100 static void update_domain(struct protection_domain *domain);
101 static int __init alloc_passthrough_domain(void);
102
103 /****************************************************************************
104  *
105  * Helper functions
106  *
107  ****************************************************************************/
108
109 static struct iommu_dev_data *alloc_dev_data(u16 devid)
110 {
111         struct iommu_dev_data *dev_data;
112         unsigned long flags;
113
114         dev_data = kzalloc(sizeof(*dev_data), GFP_KERNEL);
115         if (!dev_data)
116                 return NULL;
117
118         dev_data->devid = devid;
119         atomic_set(&dev_data->bind, 0);
120
121         spin_lock_irqsave(&dev_data_list_lock, flags);
122         list_add_tail(&dev_data->dev_data_list, &dev_data_list);
123         spin_unlock_irqrestore(&dev_data_list_lock, flags);
124
125         return dev_data;
126 }
127
128 static void free_dev_data(struct iommu_dev_data *dev_data)
129 {
130         unsigned long flags;
131
132         spin_lock_irqsave(&dev_data_list_lock, flags);
133         list_del(&dev_data->dev_data_list);
134         spin_unlock_irqrestore(&dev_data_list_lock, flags);
135
136         if (dev_data->group)
137                 iommu_group_put(dev_data->group);
138
139         kfree(dev_data);
140 }
141
142 static struct iommu_dev_data *search_dev_data(u16 devid)
143 {
144         struct iommu_dev_data *dev_data;
145         unsigned long flags;
146
147         spin_lock_irqsave(&dev_data_list_lock, flags);
148         list_for_each_entry(dev_data, &dev_data_list, dev_data_list) {
149                 if (dev_data->devid == devid)
150                         goto out_unlock;
151         }
152
153         dev_data = NULL;
154
155 out_unlock:
156         spin_unlock_irqrestore(&dev_data_list_lock, flags);
157
158         return dev_data;
159 }
160
161 static struct iommu_dev_data *find_dev_data(u16 devid)
162 {
163         struct iommu_dev_data *dev_data;
164
165         dev_data = search_dev_data(devid);
166
167         if (dev_data == NULL)
168                 dev_data = alloc_dev_data(devid);
169
170         return dev_data;
171 }
172
173 static inline u16 get_device_id(struct device *dev)
174 {
175         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
176
177         return PCI_DEVID(pdev->bus->number, pdev->devfn);
178 }
179
180 static struct iommu_dev_data *get_dev_data(struct device *dev)
181 {
182         return dev->archdata.iommu;
183 }
184
185 static bool pci_iommuv2_capable(struct pci_dev *pdev)
186 {
187         static const int caps[] = {
188                 PCI_EXT_CAP_ID_ATS,
189                 PCI_EXT_CAP_ID_PRI,
190                 PCI_EXT_CAP_ID_PASID,
191         };
192         int i, pos;
193
194         for (i = 0; i < 3; ++i) {
195                 pos = pci_find_ext_capability(pdev, caps[i]);
196                 if (pos == 0)
197                         return false;
198         }
199
200         return true;
201 }
202
203 static bool pdev_pri_erratum(struct pci_dev *pdev, u32 erratum)
204 {
205         struct iommu_dev_data *dev_data;
206
207         dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
208
209         return dev_data->errata & (1 << erratum) ? true : false;
210 }
211
212 /*
213  * In this function the list of preallocated protection domains is traversed to
214  * find the domain for a specific device
215  */
216 static struct dma_ops_domain *find_protection_domain(u16 devid)
217 {
218         struct dma_ops_domain *entry, *ret = NULL;
219         unsigned long flags;
220         u16 alias = amd_iommu_alias_table[devid];
221
222         if (list_empty(&iommu_pd_list))
223                 return NULL;
224
225         spin_lock_irqsave(&iommu_pd_list_lock, flags);
226
227         list_for_each_entry(entry, &iommu_pd_list, list) {
228                 if (entry->target_dev == devid ||
229                     entry->target_dev == alias) {
230                         ret = entry;
231                         break;
232                 }
233         }
234
235         spin_unlock_irqrestore(&iommu_pd_list_lock, flags);
236
237         return ret;
238 }
239
240 /*
241  * This function checks if the driver got a valid device from the caller to
242  * avoid dereferencing invalid pointers.
243  */
244 static bool check_device(struct device *dev)
245 {
246         u16 devid;
247
248         if (!dev || !dev->dma_mask)
249                 return false;
250
251         /* No device or no PCI device */
252         if (dev->bus != &pci_bus_type)
253                 return false;
254
255         devid = get_device_id(dev);
256
257         /* Out of our scope? */
258         if (devid > amd_iommu_last_bdf)
259                 return false;
260
261         if (amd_iommu_rlookup_table[devid] == NULL)
262                 return false;
263
264         return true;
265 }
266
267 static struct pci_bus *find_hosted_bus(struct pci_bus *bus)
268 {
269         while (!bus->self) {
270                 if (!pci_is_root_bus(bus))
271                         bus = bus->parent;
272                 else
273                         return ERR_PTR(-ENODEV);
274         }
275
276         return bus;
277 }
278
279 #define REQ_ACS_FLAGS   (PCI_ACS_SV | PCI_ACS_RR | PCI_ACS_CR | PCI_ACS_UF)
280
281 static struct pci_dev *get_isolation_root(struct pci_dev *pdev)
282 {
283         struct pci_dev *dma_pdev = pdev;
284
285         /* Account for quirked devices */
286         swap_pci_ref(&dma_pdev, pci_get_dma_source(dma_pdev));
287
288         /*
289          * If it's a multifunction device that does not support our
290          * required ACS flags, add to the same group as function 0.
291          */
292         if (dma_pdev->multifunction &&
293             !pci_acs_enabled(dma_pdev, REQ_ACS_FLAGS))
294                 swap_pci_ref(&dma_pdev,
295                              pci_get_slot(dma_pdev->bus,
296                                           PCI_DEVFN(PCI_SLOT(dma_pdev->devfn),
297                                           0)));
298
299         /*
300          * Devices on the root bus go through the iommu.  If that's not us,
301          * find the next upstream device and test ACS up to the root bus.
302          * Finding the next device may require skipping virtual buses.
303          */
304         while (!pci_is_root_bus(dma_pdev->bus)) {
305                 struct pci_bus *bus = find_hosted_bus(dma_pdev->bus);
306                 if (IS_ERR(bus))
307                         break;
308
309                 if (pci_acs_path_enabled(bus->self, NULL, REQ_ACS_FLAGS))
310                         break;
311
312                 swap_pci_ref(&dma_pdev, pci_dev_get(bus->self));
313         }
314
315         return dma_pdev;
316 }
317
318 static int use_pdev_iommu_group(struct pci_dev *pdev, struct device *dev)
319 {
320         struct iommu_group *group = iommu_group_get(&pdev->dev);
321         int ret;
322
323         if (!group) {
324                 group = iommu_group_alloc();
325                 if (IS_ERR(group))
326                         return PTR_ERR(group);
327
328                 WARN_ON(&pdev->dev != dev);
329         }
330
331         ret = iommu_group_add_device(group, dev);
332         iommu_group_put(group);
333         return ret;
334 }
335
336 static int use_dev_data_iommu_group(struct iommu_dev_data *dev_data,
337                                     struct device *dev)
338 {
339         if (!dev_data->group) {
340                 struct iommu_group *group = iommu_group_alloc();
341                 if (IS_ERR(group))
342                         return PTR_ERR(group);
343
344                 dev_data->group = group;
345         }
346
347         return iommu_group_add_device(dev_data->group, dev);
348 }
349
350 static int init_iommu_group(struct device *dev)
351 {
352         struct iommu_dev_data *dev_data;
353         struct iommu_group *group;
354         struct pci_dev *dma_pdev;
355         int ret;
356
357         group = iommu_group_get(dev);
358         if (group) {
359                 iommu_group_put(group);
360                 return 0;
361         }
362
363         dev_data = find_dev_data(get_device_id(dev));
364         if (!dev_data)
365                 return -ENOMEM;
366
367         if (dev_data->alias_data) {
368                 u16 alias;
369                 struct pci_bus *bus;
370
371                 if (dev_data->alias_data->group)
372                         goto use_group;
373
374                 /*
375                  * If the alias device exists, it's effectively just a first
376                  * level quirk for finding the DMA source.
377                  */
378                 alias = amd_iommu_alias_table[dev_data->devid];
379                 dma_pdev = pci_get_bus_and_slot(alias >> 8, alias & 0xff);
380                 if (dma_pdev) {
381                         dma_pdev = get_isolation_root(dma_pdev);
382                         goto use_pdev;
383                 }
384
385                 /*
386                  * If the alias is virtual, try to find a parent device
387                  * and test whether the IOMMU group is actualy rooted above
388                  * the alias.  Be careful to also test the parent device if
389                  * we think the alias is the root of the group.
390                  */
391                 bus = pci_find_bus(0, alias >> 8);
392                 if (!bus)
393                         goto use_group;
394
395                 bus = find_hosted_bus(bus);
396                 if (IS_ERR(bus) || !bus->self)
397                         goto use_group;
398
399                 dma_pdev = get_isolation_root(pci_dev_get(bus->self));
400                 if (dma_pdev != bus->self || (dma_pdev->multifunction &&
401                     !pci_acs_enabled(dma_pdev, REQ_ACS_FLAGS)))
402                         goto use_pdev;
403
404                 pci_dev_put(dma_pdev);
405                 goto use_group;
406         }
407
408         dma_pdev = get_isolation_root(pci_dev_get(to_pci_dev(dev)));
409 use_pdev:
410         ret = use_pdev_iommu_group(dma_pdev, dev);
411         pci_dev_put(dma_pdev);
412         return ret;
413 use_group:
414         return use_dev_data_iommu_group(dev_data->alias_data, dev);
415 }
416
417 static int iommu_init_device(struct device *dev)
418 {
419         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
420         struct iommu_dev_data *dev_data;
421         u16 alias;
422         int ret;
423
424         if (dev->archdata.iommu)
425                 return 0;
426
427         dev_data = find_dev_data(get_device_id(dev));
428         if (!dev_data)
429                 return -ENOMEM;
430
431         alias = amd_iommu_alias_table[dev_data->devid];
432         if (alias != dev_data->devid) {
433                 struct iommu_dev_data *alias_data;
434
435                 alias_data = find_dev_data(alias);
436                 if (alias_data == NULL) {
437                         pr_err("AMD-Vi: Warning: Unhandled device %s\n",
438                                         dev_name(dev));
439                         free_dev_data(dev_data);
440                         return -ENOTSUPP;
441                 }
442                 dev_data->alias_data = alias_data;
443         }
444
445         ret = init_iommu_group(dev);
446         if (ret)
447                 return ret;
448
449         if (pci_iommuv2_capable(pdev)) {
450                 struct amd_iommu *iommu;
451
452                 iommu              = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
453                 dev_data->iommu_v2 = iommu->is_iommu_v2;
454         }
455
456         dev->archdata.iommu = dev_data;
457
458         return 0;
459 }
460
461 static void iommu_ignore_device(struct device *dev)
462 {
463         u16 devid, alias;
464
465         devid = get_device_id(dev);
466         alias = amd_iommu_alias_table[devid];
467
468         memset(&amd_iommu_dev_table[devid], 0, sizeof(struct dev_table_entry));
469         memset(&amd_iommu_dev_table[alias], 0, sizeof(struct dev_table_entry));
470
471         amd_iommu_rlookup_table[devid] = NULL;
472         amd_iommu_rlookup_table[alias] = NULL;
473 }
474
475 static void iommu_uninit_device(struct device *dev)
476 {
477         iommu_group_remove_device(dev);
478
479         /*
480          * Nothing to do here - we keep dev_data around for unplugged devices
481          * and reuse it when the device is re-plugged - not doing so would
482          * introduce a ton of races.
483          */
484 }
485
486 void __init amd_iommu_uninit_devices(void)
487 {
488         struct iommu_dev_data *dev_data, *n;
489         struct pci_dev *pdev = NULL;
490
491         for_each_pci_dev(pdev) {
492
493                 if (!check_device(&pdev->dev))
494                         continue;
495
496                 iommu_uninit_device(&pdev->dev);
497         }
498
499         /* Free all of our dev_data structures */
500         list_for_each_entry_safe(dev_data, n, &dev_data_list, dev_data_list)
501                 free_dev_data(dev_data);
502 }
503
504 int __init amd_iommu_init_devices(void)
505 {
506         struct pci_dev *pdev = NULL;
507         int ret = 0;
508
509         for_each_pci_dev(pdev) {
510
511                 if (!check_device(&pdev->dev))
512                         continue;
513
514                 ret = iommu_init_device(&pdev->dev);
515                 if (ret == -ENOTSUPP)
516                         iommu_ignore_device(&pdev->dev);
517                 else if (ret)
518                         goto out_free;
519         }
520
521         return 0;
522
523 out_free:
524
525         amd_iommu_uninit_devices();
526
527         return ret;
528 }
529 #ifdef CONFIG_AMD_IOMMU_STATS
530
531 /*
532  * Initialization code for statistics collection
533  */
534
535 DECLARE_STATS_COUNTER(compl_wait);
536 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_map_single);
537 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_unmap_single);
538 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_map_sg);
539 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_unmap_sg);
540 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_alloc_coherent);
541 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_free_coherent);
542 DECLARE_STATS_COUNTER(cross_page);
543 DECLARE_STATS_COUNTER(domain_flush_single);
544 DECLARE_STATS_COUNTER(domain_flush_all);
545 DECLARE_STATS_COUNTER(alloced_io_mem);
546 DECLARE_STATS_COUNTER(total_map_requests);
547 DECLARE_STATS_COUNTER(complete_ppr);
548 DECLARE_STATS_COUNTER(invalidate_iotlb);
549 DECLARE_STATS_COUNTER(invalidate_iotlb_all);
550 DECLARE_STATS_COUNTER(pri_requests);
551
552 static struct dentry *stats_dir;
553 static struct dentry *de_fflush;
554
555 static void amd_iommu_stats_add(struct __iommu_counter *cnt)
556 {
557         if (stats_dir == NULL)
558                 return;
559
560         cnt->dent = debugfs_create_u64(cnt->name, 0444, stats_dir,
561                                        &cnt->value);
562 }
563
564 static void amd_iommu_stats_init(void)
565 {
566         stats_dir = debugfs_create_dir("amd-iommu", NULL);
567         if (stats_dir == NULL)
568                 return;
569
570         de_fflush  = debugfs_create_bool("fullflush", 0444, stats_dir,
571                                          &amd_iommu_unmap_flush);
572
573         amd_iommu_stats_add(&compl_wait);
574         amd_iommu_stats_add(&cnt_map_single);
575         amd_iommu_stats_add(&cnt_unmap_single);
576         amd_iommu_stats_add(&cnt_map_sg);
577         amd_iommu_stats_add(&cnt_unmap_sg);
578         amd_iommu_stats_add(&cnt_alloc_coherent);
579         amd_iommu_stats_add(&cnt_free_coherent);
580         amd_iommu_stats_add(&cross_page);
581         amd_iommu_stats_add(&domain_flush_single);
582         amd_iommu_stats_add(&domain_flush_all);
583         amd_iommu_stats_add(&alloced_io_mem);
584         amd_iommu_stats_add(&total_map_requests);
585         amd_iommu_stats_add(&complete_ppr);
586         amd_iommu_stats_add(&invalidate_iotlb);
587         amd_iommu_stats_add(&invalidate_iotlb_all);
588         amd_iommu_stats_add(&pri_requests);
589 }
590
591 #endif
592
593 /****************************************************************************
594  *
595  * Interrupt handling functions
596  *
597  ****************************************************************************/
598
599 static void dump_dte_entry(u16 devid)
600 {
601         int i;
602
603         for (i = 0; i < 4; ++i)
604                 pr_err("AMD-Vi: DTE[%d]: %016llx\n", i,
605                         amd_iommu_dev_table[devid].data[i]);
606 }
607
608 static void dump_command(unsigned long phys_addr)
609 {
610         struct iommu_cmd *cmd = phys_to_virt(phys_addr);
611         int i;
612
613         for (i = 0; i < 4; ++i)
614                 pr_err("AMD-Vi: CMD[%d]: %08x\n", i, cmd->data[i]);
615 }
616
617 static void iommu_print_event(struct amd_iommu *iommu, void *__evt)
618 {
619         int type, devid, domid, flags;
620         volatile u32 *event = __evt;
621         int count = 0;
622         u64 address;
623
624 retry:
625         type    = (event[1] >> EVENT_TYPE_SHIFT)  & EVENT_TYPE_MASK;
626         devid   = (event[0] >> EVENT_DEVID_SHIFT) & EVENT_DEVID_MASK;
627         domid   = (event[1] >> EVENT_DOMID_SHIFT) & EVENT_DOMID_MASK;
628         flags   = (event[1] >> EVENT_FLAGS_SHIFT) & EVENT_FLAGS_MASK;
629         address = (u64)(((u64)event[3]) << 32) | event[2];
630
631         if (type == 0) {
632                 /* Did we hit the erratum? */
633                 if (++count == LOOP_TIMEOUT) {
634                         pr_err("AMD-Vi: No event written to event log\n");
635                         return;
636                 }
637                 udelay(1);
638                 goto retry;
639         }
640
641         printk(KERN_ERR "AMD-Vi: Event logged [");
642
643         switch (type) {
644         case EVENT_TYPE_ILL_DEV:
645                 printk("ILLEGAL_DEV_TABLE_ENTRY device=%02x:%02x.%x "
646                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
647                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
648                        address, flags);
649                 dump_dte_entry(devid);
650                 break;
651         case EVENT_TYPE_IO_FAULT:
652                 printk("IO_PAGE_FAULT device=%02x:%02x.%x "
653                        "domain=0x%04x address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
654                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
655                        domid, address, flags);
656                 break;
657         case EVENT_TYPE_DEV_TAB_ERR:
658                 printk("DEV_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x "
659                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
660                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
661                        address, flags);
662                 break;
663         case EVENT_TYPE_PAGE_TAB_ERR:
664                 printk("PAGE_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x "
665                        "domain=0x%04x address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
666                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
667                        domid, address, flags);
668                 break;
669         case EVENT_TYPE_ILL_CMD:
670                 printk("ILLEGAL_COMMAND_ERROR address=0x%016llx]\n", address);
671                 dump_command(address);
672                 break;
673         case EVENT_TYPE_CMD_HARD_ERR:
674                 printk("COMMAND_HARDWARE_ERROR address=0x%016llx "
675                        "flags=0x%04x]\n", address, flags);
676                 break;
677         case EVENT_TYPE_IOTLB_INV_TO:
678                 printk("IOTLB_INV_TIMEOUT device=%02x:%02x.%x "
679                        "address=0x%016llx]\n",
680                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
681                        address);
682                 break;
683         case EVENT_TYPE_INV_DEV_REQ:
684                 printk("INVALID_DEVICE_REQUEST device=%02x:%02x.%x "
685                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
686                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
687                        address, flags);
688                 break;
689         default:
690                 printk(KERN_ERR "UNKNOWN type=0x%02x]\n", type);
691         }
692
693         memset(__evt, 0, 4 * sizeof(u32));
694 }
695
696 static void iommu_poll_events(struct amd_iommu *iommu)
697 {
698         u32 head, tail;
699
700         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
701         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_TAIL_OFFSET);
702
703         while (head != tail) {
704                 iommu_print_event(iommu, iommu->evt_buf + head);
705                 head = (head + EVENT_ENTRY_SIZE) % iommu->evt_buf_size;
706         }
707
708         writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
709 }
710
711 static void iommu_handle_ppr_entry(struct amd_iommu *iommu, u64 *raw)
712 {
713         struct amd_iommu_fault fault;
714
715         INC_STATS_COUNTER(pri_requests);
716
717         if (PPR_REQ_TYPE(raw[0]) != PPR_REQ_FAULT) {
718                 pr_err_ratelimited("AMD-Vi: Unknown PPR request received\n");
719                 return;
720         }
721
722         fault.address   = raw[1];
723         fault.pasid     = PPR_PASID(raw[0]);
724         fault.device_id = PPR_DEVID(raw[0]);
725         fault.tag       = PPR_TAG(raw[0]);
726         fault.flags     = PPR_FLAGS(raw[0]);
727
728         atomic_notifier_call_chain(&ppr_notifier, 0, &fault);
729 }
730
731 static void iommu_poll_ppr_log(struct amd_iommu *iommu)
732 {
733         u32 head, tail;
734
735         if (iommu->ppr_log == NULL)
736                 return;
737
738         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
739         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_TAIL_OFFSET);
740
741         while (head != tail) {
742                 volatile u64 *raw;
743                 u64 entry[2];
744                 int i;
745
746                 raw = (u64 *)(iommu->ppr_log + head);
747
748                 /*
749                  * Hardware bug: Interrupt may arrive before the entry is
750                  * written to memory. If this happens we need to wait for the
751                  * entry to arrive.
752                  */
753                 for (i = 0; i < LOOP_TIMEOUT; ++i) {
754                         if (PPR_REQ_TYPE(raw[0]) != 0)
755                                 break;
756                         udelay(1);
757                 }
758
759                 /* Avoid memcpy function-call overhead */
760                 entry[0] = raw[0];
761                 entry[1] = raw[1];
762
763                 /*
764                  * To detect the hardware bug we need to clear the entry
765                  * back to zero.
766                  */
767                 raw[0] = raw[1] = 0UL;
768
769                 /* Update head pointer of hardware ring-buffer */
770                 head = (head + PPR_ENTRY_SIZE) % PPR_LOG_SIZE;
771                 writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
772
773                 /* Handle PPR entry */
774                 iommu_handle_ppr_entry(iommu, entry);
775
776                 /* Refresh ring-buffer information */
777                 head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
778                 tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_TAIL_OFFSET);
779         }
780 }
781
782 irqreturn_t amd_iommu_int_thread(int irq, void *data)
783 {
784         struct amd_iommu *iommu = (struct amd_iommu *) data;
785         u32 status = readl(iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
786
787         while (status & (MMIO_STATUS_EVT_INT_MASK | MMIO_STATUS_PPR_INT_MASK)) {
788                 /* Enable EVT and PPR interrupts again */
789                 writel((MMIO_STATUS_EVT_INT_MASK | MMIO_STATUS_PPR_INT_MASK),
790                         iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
791
792                 if (status & MMIO_STATUS_EVT_INT_MASK) {
793                         pr_devel("AMD-Vi: Processing IOMMU Event Log\n");
794                         iommu_poll_events(iommu);
795                 }
796
797                 if (status & MMIO_STATUS_PPR_INT_MASK) {
798                         pr_devel("AMD-Vi: Processing IOMMU PPR Log\n");
799                         iommu_poll_ppr_log(iommu);
800                 }
801
802                 /*
803                  * Hardware bug: ERBT1312
804                  * When re-enabling interrupt (by writing 1
805                  * to clear the bit), the hardware might also try to set
806                  * the interrupt bit in the event status register.
807                  * In this scenario, the bit will be set, and disable
808                  * subsequent interrupts.
809                  *
810                  * Workaround: The IOMMU driver should read back the
811                  * status register and check if the interrupt bits are cleared.
812                  * If not, driver will need to go through the interrupt handler
813                  * again and re-clear the bits
814                  */
815                 status = readl(iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
816         }
817         return IRQ_HANDLED;
818 }
819
820 irqreturn_t amd_iommu_int_handler(int irq, void *data)
821 {
822         return IRQ_WAKE_THREAD;
823 }
824
825 /****************************************************************************
826  *
827  * IOMMU command queuing functions
828  *
829  ****************************************************************************/
830
831 static int wait_on_sem(volatile u64 *sem)
832 {
833         int i = 0;
834
835         while (*sem == 0 && i < LOOP_TIMEOUT) {
836                 udelay(1);
837                 i += 1;
838         }
839
840         if (i == LOOP_TIMEOUT) {
841                 pr_alert("AMD-Vi: Completion-Wait loop timed out\n");
842                 return -EIO;
843         }
844
845         return 0;
846 }
847
848 static void copy_cmd_to_buffer(struct amd_iommu *iommu,
849                                struct iommu_cmd *cmd,
850                                u32 tail)
851 {
852         u8 *target;
853
854         target = iommu->cmd_buf + tail;
855         tail   = (tail + sizeof(*cmd)) % iommu->cmd_buf_size;
856
857         /* Copy command to buffer */
858         memcpy(target, cmd, sizeof(*cmd));
859
860         /* Tell the IOMMU about it */
861         writel(tail, iommu->mmio_base + MMIO_CMD_TAIL_OFFSET);
862 }
863
864 static void build_completion_wait(struct iommu_cmd *cmd, u64 address)
865 {
866         WARN_ON(address & 0x7ULL);
867
868         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
869         cmd->data[0] = lower_32_bits(__pa(address)) | CMD_COMPL_WAIT_STORE_MASK;
870         cmd->data[1] = upper_32_bits(__pa(address));
871         cmd->data[2] = 1;
872         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_COMPL_WAIT);
873 }
874
875 static void build_inv_dte(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid)
876 {
877         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
878         cmd->data[0] = devid;
879         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_DEV_ENTRY);
880 }
881
882 static void build_inv_iommu_pages(struct iommu_cmd *cmd, u64 address,
883                                   size_t size, u16 domid, int pde)
884 {
885         u64 pages;
886         int s;
887
888         pages = iommu_num_pages(address, size, PAGE_SIZE);
889         s     = 0;
890
891         if (pages > 1) {
892                 /*
893                  * If we have to flush more than one page, flush all
894                  * TLB entries for this domain
895                  */
896                 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
897                 s = 1;
898         }
899
900         address &= PAGE_MASK;
901
902         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
903         cmd->data[1] |= domid;
904         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
905         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
906         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOMMU_PAGES);
907         if (s) /* size bit - we flush more than one 4kb page */
908                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
909         if (pde) /* PDE bit - we want to flush everything, not only the PTEs */
910                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK;
911 }
912
913 static void build_inv_iotlb_pages(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int qdep,
914                                   u64 address, size_t size)
915 {
916         u64 pages;
917         int s;
918
919         pages = iommu_num_pages(address, size, PAGE_SIZE);
920         s     = 0;
921
922         if (pages > 1) {
923                 /*
924                  * If we have to flush more than one page, flush all
925                  * TLB entries for this domain
926                  */
927                 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
928                 s = 1;
929         }
930
931         address &= PAGE_MASK;
932
933         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
934         cmd->data[0]  = devid;
935         cmd->data[0] |= (qdep & 0xff) << 24;
936         cmd->data[1]  = devid;
937         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
938         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
939         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOTLB_PAGES);
940         if (s)
941                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
942 }
943
944 static void build_inv_iommu_pasid(struct iommu_cmd *cmd, u16 domid, int pasid,
945                                   u64 address, bool size)
946 {
947         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
948
949         address &= ~(0xfffULL);
950
951         cmd->data[0]  = pasid & PASID_MASK;
952         cmd->data[1]  = domid;
953         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
954         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
955         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK;
956         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
957         if (size)
958                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
959         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOMMU_PAGES);
960 }
961
962 static void build_inv_iotlb_pasid(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int pasid,
963                                   int qdep, u64 address, bool size)
964 {
965         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
966
967         address &= ~(0xfffULL);
968
969         cmd->data[0]  = devid;
970         cmd->data[0] |= (pasid & 0xff) << 16;
971         cmd->data[0] |= (qdep  & 0xff) << 24;
972         cmd->data[1]  = devid;
973         cmd->data[1] |= ((pasid >> 8) & 0xfff) << 16;
974         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
975         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
976         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
977         if (size)
978                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
979         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOTLB_PAGES);
980 }
981
982 static void build_complete_ppr(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int pasid,
983                                int status, int tag, bool gn)
984 {
985         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
986
987         cmd->data[0]  = devid;
988         if (gn) {
989                 cmd->data[1]  = pasid & PASID_MASK;
990                 cmd->data[2]  = CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
991         }
992         cmd->data[3]  = tag & 0x1ff;
993         cmd->data[3] |= (status & PPR_STATUS_MASK) << PPR_STATUS_SHIFT;
994
995         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_COMPLETE_PPR);
996 }
997
998 static void build_inv_all(struct iommu_cmd *cmd)
999 {
1000         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
1001         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_ALL);
1002 }
1003
1004 static void build_inv_irt(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid)
1005 {
1006         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
1007         cmd->data[0] = devid;
1008         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IRT);
1009 }
1010
1011 /*
1012  * Writes the command to the IOMMUs command buffer and informs the
1013  * hardware about the new command.
1014  */
1015 static int iommu_queue_command_sync(struct amd_iommu *iommu,
1016                                     struct iommu_cmd *cmd,
1017                                     bool sync)
1018 {
1019         u32 left, tail, head, next_tail;
1020         unsigned long flags;
1021
1022         WARN_ON(iommu->cmd_buf_size & CMD_BUFFER_UNINITIALIZED);
1023
1024 again:
1025         spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
1026
1027         head      = readl(iommu->mmio_base + MMIO_CMD_HEAD_OFFSET);
1028         tail      = readl(iommu->mmio_base + MMIO_CMD_TAIL_OFFSET);
1029         next_tail = (tail + sizeof(*cmd)) % iommu->cmd_buf_size;
1030         left      = (head - next_tail) % iommu->cmd_buf_size;
1031
1032         if (left <= 2) {
1033                 struct iommu_cmd sync_cmd;
1034                 volatile u64 sem = 0;
1035                 int ret;
1036
1037                 build_completion_wait(&sync_cmd, (u64)&sem);
1038                 copy_cmd_to_buffer(iommu, &sync_cmd, tail);
1039
1040                 spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
1041
1042                 if ((ret = wait_on_sem(&sem)) != 0)
1043                         return ret;
1044
1045                 goto again;
1046         }
1047
1048         copy_cmd_to_buffer(iommu, cmd, tail);
1049
1050         /* We need to sync now to make sure all commands are processed */
1051         iommu->need_sync = sync;
1052
1053         spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
1054
1055         return 0;
1056 }
1057
1058 static int iommu_queue_command(struct amd_iommu *iommu, struct iommu_cmd *cmd)
1059 {
1060         return iommu_queue_command_sync(iommu, cmd, true);
1061 }
1062
1063 /*
1064  * This function queues a completion wait command into the command
1065  * buffer of an IOMMU
1066  */
1067 static int iommu_completion_wait(struct amd_iommu *iommu)
1068 {
1069         struct iommu_cmd cmd;
1070         volatile u64 sem = 0;
1071         int ret;
1072
1073         if (!iommu->need_sync)
1074                 return 0;
1075
1076         build_completion_wait(&cmd, (u64)&sem);
1077
1078         ret = iommu_queue_command_sync(iommu, &cmd, false);
1079         if (ret)
1080                 return ret;
1081
1082         return wait_on_sem(&sem);
1083 }
1084
1085 static int iommu_flush_dte(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
1086 {
1087         struct iommu_cmd cmd;
1088
1089         build_inv_dte(&cmd, devid);
1090
1091         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1092 }
1093
1094 static void iommu_flush_dte_all(struct amd_iommu *iommu)
1095 {
1096         u32 devid;
1097
1098         for (devid = 0; devid <= 0xffff; ++devid)
1099                 iommu_flush_dte(iommu, devid);
1100
1101         iommu_completion_wait(iommu);
1102 }
1103
1104 /*
1105  * This function uses heavy locking and may disable irqs for some time. But
1106  * this is no issue because it is only called during resume.
1107  */
1108 static void iommu_flush_tlb_all(struct amd_iommu *iommu)
1109 {
1110         u32 dom_id;
1111
1112         for (dom_id = 0; dom_id <= 0xffff; ++dom_id) {
1113                 struct iommu_cmd cmd;
1114                 build_inv_iommu_pages(&cmd, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS,
1115                                       dom_id, 1);
1116                 iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1117         }
1118
1119         iommu_completion_wait(iommu);
1120 }
1121
1122 static void iommu_flush_all(struct amd_iommu *iommu)
1123 {
1124         struct iommu_cmd cmd;
1125
1126         build_inv_all(&cmd);
1127
1128         iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1129         iommu_completion_wait(iommu);
1130 }
1131
1132 static void iommu_flush_irt(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
1133 {
1134         struct iommu_cmd cmd;
1135
1136         build_inv_irt(&cmd, devid);
1137
1138         iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1139 }
1140
1141 static void iommu_flush_irt_all(struct amd_iommu *iommu)
1142 {
1143         u32 devid;
1144
1145         for (devid = 0; devid <= MAX_DEV_TABLE_ENTRIES; devid++)
1146                 iommu_flush_irt(iommu, devid);
1147
1148         iommu_completion_wait(iommu);
1149 }
1150
1151 void iommu_flush_all_caches(struct amd_iommu *iommu)
1152 {
1153         if (iommu_feature(iommu, FEATURE_IA)) {
1154                 iommu_flush_all(iommu);
1155         } else {
1156                 iommu_flush_dte_all(iommu);
1157                 iommu_flush_irt_all(iommu);
1158                 iommu_flush_tlb_all(iommu);
1159         }
1160 }
1161
1162 /*
1163  * Command send function for flushing on-device TLB
1164  */
1165 static int device_flush_iotlb(struct iommu_dev_data *dev_data,
1166                               u64 address, size_t size)
1167 {
1168         struct amd_iommu *iommu;
1169         struct iommu_cmd cmd;
1170         int qdep;
1171
1172         qdep     = dev_data->ats.qdep;
1173         iommu    = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1174
1175         build_inv_iotlb_pages(&cmd, dev_data->devid, qdep, address, size);
1176
1177         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1178 }
1179
1180 /*
1181  * Command send function for invalidating a device table entry
1182  */
1183 static int device_flush_dte(struct iommu_dev_data *dev_data)
1184 {
1185         struct amd_iommu *iommu;
1186         int ret;
1187
1188         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1189
1190         ret = iommu_flush_dte(iommu, dev_data->devid);
1191         if (ret)
1192                 return ret;
1193
1194         if (dev_data->ats.enabled)
1195                 ret = device_flush_iotlb(dev_data, 0, ~0UL);
1196
1197         return ret;
1198 }
1199
1200 /*
1201  * TLB invalidation function which is called from the mapping functions.
1202  * It invalidates a single PTE if the range to flush is within a single
1203  * page. Otherwise it flushes the whole TLB of the IOMMU.
1204  */
1205 static void __domain_flush_pages(struct protection_domain *domain,
1206                                  u64 address, size_t size, int pde)
1207 {
1208         struct iommu_dev_data *dev_data;
1209         struct iommu_cmd cmd;
1210         int ret = 0, i;
1211
1212         build_inv_iommu_pages(&cmd, address, size, domain->id, pde);
1213
1214         for (i = 0; i < amd_iommus_present; ++i) {
1215                 if (!domain->dev_iommu[i])
1216                         continue;
1217
1218                 /*
1219                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
1220                  * We need a TLB flush
1221                  */
1222                 ret |= iommu_queue_command(amd_iommus[i], &cmd);
1223         }
1224
1225         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
1226
1227                 if (!dev_data->ats.enabled)
1228                         continue;
1229
1230                 ret |= device_flush_iotlb(dev_data, address, size);
1231         }
1232
1233         WARN_ON(ret);
1234 }
1235
1236 static void domain_flush_pages(struct protection_domain *domain,
1237                                u64 address, size_t size)
1238 {
1239         __domain_flush_pages(domain, address, size, 0);
1240 }
1241
1242 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain */
1243 static void domain_flush_tlb(struct protection_domain *domain)
1244 {
1245         __domain_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 0);
1246 }
1247
1248 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain - including PDE */
1249 static void domain_flush_tlb_pde(struct protection_domain *domain)
1250 {
1251         __domain_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 1);
1252 }
1253
1254 static void domain_flush_complete(struct protection_domain *domain)
1255 {
1256         int i;
1257
1258         for (i = 0; i < amd_iommus_present; ++i) {
1259                 if (!domain->dev_iommu[i])
1260                         continue;
1261
1262                 /*
1263                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
1264                  * We need to wait for completion of all commands.
1265                  */
1266                 iommu_completion_wait(amd_iommus[i]);
1267         }
1268 }
1269
1270
1271 /*
1272  * This function flushes the DTEs for all devices in domain
1273  */
1274 static void domain_flush_devices(struct protection_domain *domain)
1275 {
1276         struct iommu_dev_data *dev_data;
1277
1278         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list)
1279                 device_flush_dte(dev_data);
1280 }
1281
1282 /****************************************************************************
1283  *
1284  * The functions below are used the create the page table mappings for
1285  * unity mapped regions.
1286  *
1287  ****************************************************************************/
1288
1289 /*
1290  * This function is used to add another level to an IO page table. Adding
1291  * another level increases the size of the address space by 9 bits to a size up
1292  * to 64 bits.
1293  */
1294 static bool increase_address_space(struct protection_domain *domain,
1295                                    gfp_t gfp)
1296 {
1297         u64 *pte;
1298
1299         if (domain->mode == PAGE_MODE_6_LEVEL)
1300                 /* address space already 64 bit large */
1301                 return false;
1302
1303         pte = (void *)get_zeroed_page(gfp);
1304         if (!pte)
1305                 return false;
1306
1307         *pte             = PM_LEVEL_PDE(domain->mode,
1308                                         virt_to_phys(domain->pt_root));
1309         domain->pt_root  = pte;
1310         domain->mode    += 1;
1311         domain->updated  = true;
1312
1313         return true;
1314 }
1315
1316 static u64 *alloc_pte(struct protection_domain *domain,
1317                       unsigned long address,
1318                       unsigned long page_size,
1319                       u64 **pte_page,
1320                       gfp_t gfp)
1321 {
1322         int level, end_lvl;
1323         u64 *pte, *page;
1324
1325         BUG_ON(!is_power_of_2(page_size));
1326
1327         while (address > PM_LEVEL_SIZE(domain->mode))
1328                 increase_address_space(domain, gfp);
1329
1330         level   = domain->mode - 1;
1331         pte     = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1332         address = PAGE_SIZE_ALIGN(address, page_size);
1333         end_lvl = PAGE_SIZE_LEVEL(page_size);
1334
1335         while (level > end_lvl) {
1336                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(*pte)) {
1337                         page = (u64 *)get_zeroed_page(gfp);
1338                         if (!page)
1339                                 return NULL;
1340                         *pte = PM_LEVEL_PDE(level, virt_to_phys(page));
1341                 }
1342
1343                 /* No level skipping support yet */
1344                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) != level)
1345                         return NULL;
1346
1347                 level -= 1;
1348
1349                 pte = IOMMU_PTE_PAGE(*pte);
1350
1351                 if (pte_page && level == end_lvl)
1352                         *pte_page = pte;
1353
1354                 pte = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1355         }
1356
1357         return pte;
1358 }
1359
1360 /*
1361  * This function checks if there is a PTE for a given dma address. If
1362  * there is one, it returns the pointer to it.
1363  */
1364 static u64 *fetch_pte(struct protection_domain *domain, unsigned long address)
1365 {
1366         int level;
1367         u64 *pte;
1368
1369         if (address > PM_LEVEL_SIZE(domain->mode))
1370                 return NULL;
1371
1372         level   =  domain->mode - 1;
1373         pte     = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1374
1375         while (level > 0) {
1376
1377                 /* Not Present */
1378                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
1379                         return NULL;
1380
1381                 /* Large PTE */
1382                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0x07) {
1383                         unsigned long pte_mask, __pte;
1384
1385                         /*
1386                          * If we have a series of large PTEs, make
1387                          * sure to return a pointer to the first one.
1388                          */
1389                         pte_mask = PTE_PAGE_SIZE(*pte);
1390                         pte_mask = ~((PAGE_SIZE_PTE_COUNT(pte_mask) << 3) - 1);
1391                         __pte    = ((unsigned long)pte) & pte_mask;
1392
1393                         return (u64 *)__pte;
1394                 }
1395
1396                 /* No level skipping support yet */
1397                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) != level)
1398                         return NULL;
1399
1400                 level -= 1;
1401
1402                 /* Walk to the next level */
1403                 pte = IOMMU_PTE_PAGE(*pte);
1404                 pte = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1405         }
1406
1407         return pte;
1408 }
1409
1410 /*
1411  * Generic mapping functions. It maps a physical address into a DMA
1412  * address space. It allocates the page table pages if necessary.
1413  * In the future it can be extended to a generic mapping function
1414  * supporting all features of AMD IOMMU page tables like level skipping
1415  * and full 64 bit address spaces.
1416  */
1417 static int iommu_map_page(struct protection_domain *dom,
1418                           unsigned long bus_addr,
1419                           unsigned long phys_addr,
1420                           int prot,
1421                           unsigned long page_size)
1422 {
1423         u64 __pte, *pte;
1424         int i, count;
1425
1426         if (!(prot & IOMMU_PROT_MASK))
1427                 return -EINVAL;
1428
1429         bus_addr  = PAGE_ALIGN(bus_addr);
1430         phys_addr = PAGE_ALIGN(phys_addr);
1431         count     = PAGE_SIZE_PTE_COUNT(page_size);
1432         pte       = alloc_pte(dom, bus_addr, page_size, NULL, GFP_KERNEL);
1433
1434         for (i = 0; i < count; ++i)
1435                 if (IOMMU_PTE_PRESENT(pte[i]))
1436                         return -EBUSY;
1437
1438         if (page_size > PAGE_SIZE) {
1439                 __pte = PAGE_SIZE_PTE(phys_addr, page_size);
1440                 __pte |= PM_LEVEL_ENC(7) | IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_FC;
1441         } else
1442                 __pte = phys_addr | IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_FC;
1443
1444         if (prot & IOMMU_PROT_IR)
1445                 __pte |= IOMMU_PTE_IR;
1446         if (prot & IOMMU_PROT_IW)
1447                 __pte |= IOMMU_PTE_IW;
1448
1449         for (i = 0; i < count; ++i)
1450                 pte[i] = __pte;
1451
1452         update_domain(dom);
1453
1454         return 0;
1455 }
1456
1457 static unsigned long iommu_unmap_page(struct protection_domain *dom,
1458                                       unsigned long bus_addr,
1459                                       unsigned long page_size)
1460 {
1461         unsigned long long unmap_size, unmapped;
1462         u64 *pte;
1463
1464         BUG_ON(!is_power_of_2(page_size));
1465
1466         unmapped = 0;
1467
1468         while (unmapped < page_size) {
1469
1470                 pte = fetch_pte(dom, bus_addr);
1471
1472                 if (!pte) {
1473                         /*
1474                          * No PTE for this address
1475                          * move forward in 4kb steps
1476                          */
1477                         unmap_size = PAGE_SIZE;
1478                 } else if (PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0) {
1479                         /* 4kb PTE found for this address */
1480                         unmap_size = PAGE_SIZE;
1481                         *pte       = 0ULL;
1482                 } else {
1483                         int count, i;
1484
1485                         /* Large PTE found which maps this address */
1486                         unmap_size = PTE_PAGE_SIZE(*pte);
1487
1488                         /* Only unmap from the first pte in the page */
1489                         if ((unmap_size - 1) & bus_addr)
1490                                 break;
1491                         count      = PAGE_SIZE_PTE_COUNT(unmap_size);
1492                         for (i = 0; i < count; i++)
1493                                 pte[i] = 0ULL;
1494                 }
1495
1496                 bus_addr  = (bus_addr & ~(unmap_size - 1)) + unmap_size;
1497                 unmapped += unmap_size;
1498         }
1499
1500         BUG_ON(unmapped && !is_power_of_2(unmapped));
1501
1502         return unmapped;
1503 }
1504
1505 /*
1506  * This function checks if a specific unity mapping entry is needed for
1507  * this specific IOMMU.
1508  */
1509 static int iommu_for_unity_map(struct amd_iommu *iommu,
1510                                struct unity_map_entry *entry)
1511 {
1512         u16 bdf, i;
1513
1514         for (i = entry->devid_start; i <= entry->devid_end; ++i) {
1515                 bdf = amd_iommu_alias_table[i];
1516                 if (amd_iommu_rlookup_table[bdf] == iommu)
1517                         return 1;
1518         }
1519
1520         return 0;
1521 }
1522
1523 /*
1524  * This function actually applies the mapping to the page table of the
1525  * dma_ops domain.
1526  */
1527 static int dma_ops_unity_map(struct dma_ops_domain *dma_dom,
1528                              struct unity_map_entry *e)
1529 {
1530         u64 addr;
1531         int ret;
1532
1533         for (addr = e->address_start; addr < e->address_end;
1534              addr += PAGE_SIZE) {
1535                 ret = iommu_map_page(&dma_dom->domain, addr, addr, e->prot,
1536                                      PAGE_SIZE);
1537                 if (ret)
1538                         return ret;
1539                 /*
1540                  * if unity mapping is in aperture range mark the page
1541                  * as allocated in the aperture
1542                  */
1543                 if (addr < dma_dom->aperture_size)
1544                         __set_bit(addr >> PAGE_SHIFT,
1545                                   dma_dom->aperture[0]->bitmap);
1546         }
1547
1548         return 0;
1549 }
1550
1551 /*
1552  * Init the unity mappings for a specific IOMMU in the system
1553  *
1554  * Basically iterates over all unity mapping entries and applies them to
1555  * the default domain DMA of that IOMMU if necessary.
1556  */
1557 static int iommu_init_unity_mappings(struct amd_iommu *iommu)
1558 {
1559         struct unity_map_entry *entry;
1560         int ret;
1561
1562         list_for_each_entry(entry, &amd_iommu_unity_map, list) {
1563                 if (!iommu_for_unity_map(iommu, entry))
1564                         continue;
1565                 ret = dma_ops_unity_map(iommu->default_dom, entry);
1566                 if (ret)
1567                         return ret;
1568         }
1569
1570         return 0;
1571 }
1572
1573 /*
1574  * Inits the unity mappings required for a specific device
1575  */
1576 static int init_unity_mappings_for_device(struct dma_ops_domain *dma_dom,
1577                                           u16 devid)
1578 {
1579         struct unity_map_entry *e;
1580         int ret;
1581
1582         list_for_each_entry(e, &amd_iommu_unity_map, list) {
1583                 if (!(devid >= e->devid_start && devid <= e->devid_end))
1584                         continue;
1585                 ret = dma_ops_unity_map(dma_dom, e);
1586                 if (ret)
1587                         return ret;
1588         }
1589
1590         return 0;
1591 }
1592
1593 /****************************************************************************
1594  *
1595  * The next functions belong to the address allocator for the dma_ops
1596  * interface functions. They work like the allocators in the other IOMMU
1597  * drivers. Its basically a bitmap which marks the allocated pages in
1598  * the aperture. Maybe it could be enhanced in the future to a more
1599  * efficient allocator.
1600  *
1601  ****************************************************************************/
1602
1603 /*
1604  * The address allocator core functions.
1605  *
1606  * called with domain->lock held
1607  */
1608
1609 /*
1610  * Used to reserve address ranges in the aperture (e.g. for exclusion
1611  * ranges.
1612  */
1613 static void dma_ops_reserve_addresses(struct dma_ops_domain *dom,
1614                                       unsigned long start_page,
1615                                       unsigned int pages)
1616 {
1617         unsigned int i, last_page = dom->aperture_size >> PAGE_SHIFT;
1618
1619         if (start_page + pages > last_page)
1620                 pages = last_page - start_page;
1621
1622         for (i = start_page; i < start_page + pages; ++i) {
1623                 int index = i / APERTURE_RANGE_PAGES;
1624                 int page  = i % APERTURE_RANGE_PAGES;
1625                 __set_bit(page, dom->aperture[index]->bitmap);
1626         }
1627 }
1628
1629 /*
1630  * This function is used to add a new aperture range to an existing
1631  * aperture in case of dma_ops domain allocation or address allocation
1632  * failure.
1633  */
1634 static int alloc_new_range(struct dma_ops_domain *dma_dom,
1635                            bool populate, gfp_t gfp)
1636 {
1637         int index = dma_dom->aperture_size >> APERTURE_RANGE_SHIFT;
1638         struct amd_iommu *iommu;
1639         unsigned long i, old_size;
1640
1641 #ifdef CONFIG_IOMMU_STRESS
1642         populate = false;
1643 #endif
1644
1645         if (index >= APERTURE_MAX_RANGES)
1646                 return -ENOMEM;
1647
1648         dma_dom->aperture[index] = kzalloc(sizeof(struct aperture_range), gfp);
1649         if (!dma_dom->aperture[index])
1650                 return -ENOMEM;
1651
1652         dma_dom->aperture[index]->bitmap = (void *)get_zeroed_page(gfp);
1653         if (!dma_dom->aperture[index]->bitmap)
1654                 goto out_free;
1655
1656         dma_dom->aperture[index]->offset = dma_dom->aperture_size;
1657
1658         if (populate) {
1659                 unsigned long address = dma_dom->aperture_size;
1660                 int i, num_ptes = APERTURE_RANGE_PAGES / 512;
1661                 u64 *pte, *pte_page;
1662
1663                 for (i = 0; i < num_ptes; ++i) {
1664                         pte = alloc_pte(&dma_dom->domain, address, PAGE_SIZE,
1665                                         &pte_page, gfp);
1666                         if (!pte)
1667                                 goto out_free;
1668
1669                         dma_dom->aperture[index]->pte_pages[i] = pte_page;
1670
1671                         address += APERTURE_RANGE_SIZE / 64;
1672                 }
1673         }
1674
1675         old_size                = dma_dom->aperture_size;
1676         dma_dom->aperture_size += APERTURE_RANGE_SIZE;
1677
1678         /* Reserve address range used for MSI messages */
1679         if (old_size < MSI_ADDR_BASE_LO &&
1680             dma_dom->aperture_size > MSI_ADDR_BASE_LO) {
1681                 unsigned long spage;
1682                 int pages;
1683
1684                 pages = iommu_num_pages(MSI_ADDR_BASE_LO, 0x10000, PAGE_SIZE);
1685                 spage = MSI_ADDR_BASE_LO >> PAGE_SHIFT;
1686
1687                 dma_ops_reserve_addresses(dma_dom, spage, pages);
1688         }
1689
1690         /* Initialize the exclusion range if necessary */
1691         for_each_iommu(iommu) {
1692                 if (iommu->exclusion_start &&
1693                     iommu->exclusion_start >= dma_dom->aperture[index]->offset
1694                     && iommu->exclusion_start < dma_dom->aperture_size) {
1695                         unsigned long startpage;
1696                         int pages = iommu_num_pages(iommu->exclusion_start,
1697                                                     iommu->exclusion_length,
1698                                                     PAGE_SIZE);
1699                         startpage = iommu->exclusion_start >> PAGE_SHIFT;
1700                         dma_ops_reserve_addresses(dma_dom, startpage, pages);
1701                 }
1702         }
1703
1704         /*
1705          * Check for areas already mapped as present in the new aperture
1706          * range and mark those pages as reserved in the allocator. Such
1707          * mappings may already exist as a result of requested unity
1708          * mappings for devices.
1709          */
1710         for (i = dma_dom->aperture[index]->offset;
1711              i < dma_dom->aperture_size;
1712              i += PAGE_SIZE) {
1713                 u64 *pte = fetch_pte(&dma_dom->domain, i);
1714                 if (!pte || !IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
1715                         continue;
1716
1717                 dma_ops_reserve_addresses(dma_dom, i >> PAGE_SHIFT, 1);
1718         }
1719
1720         update_domain(&dma_dom->domain);
1721
1722         return 0;
1723
1724 out_free:
1725         update_domain(&dma_dom->domain);
1726
1727         free_page((unsigned long)dma_dom->aperture[index]->bitmap);
1728
1729         kfree(dma_dom->aperture[index]);
1730         dma_dom->aperture[index] = NULL;
1731
1732         return -ENOMEM;
1733 }
1734
1735 static unsigned long dma_ops_area_alloc(struct device *dev,
1736                                         struct dma_ops_domain *dom,
1737                                         unsigned int pages,
1738                                         unsigned long align_mask,
1739                                         u64 dma_mask,
1740                                         unsigned long start)
1741 {
1742         unsigned long next_bit = dom->next_address % APERTURE_RANGE_SIZE;
1743         int max_index = dom->aperture_size >> APERTURE_RANGE_SHIFT;
1744         int i = start >> APERTURE_RANGE_SHIFT;
1745         unsigned long boundary_size;
1746         unsigned long address = -1;
1747         unsigned long limit;
1748
1749         next_bit >>= PAGE_SHIFT;
1750
1751         boundary_size = ALIGN(dma_get_seg_boundary(dev) + 1,
1752                         PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1753
1754         for (;i < max_index; ++i) {
1755                 unsigned long offset = dom->aperture[i]->offset >> PAGE_SHIFT;
1756
1757                 if (dom->aperture[i]->offset >= dma_mask)
1758                         break;
1759
1760                 limit = iommu_device_max_index(APERTURE_RANGE_PAGES, offset,
1761                                                dma_mask >> PAGE_SHIFT);
1762
1763                 address = iommu_area_alloc(dom->aperture[i]->bitmap,
1764                                            limit, next_bit, pages, 0,
1765                                             boundary_size, align_mask);
1766                 if (address != -1) {
1767                         address = dom->aperture[i]->offset +
1768                                   (address << PAGE_SHIFT);
1769                         dom->next_address = address + (pages << PAGE_SHIFT);
1770                         break;
1771                 }
1772
1773                 next_bit = 0;
1774         }
1775
1776         return address;
1777 }
1778
1779 static unsigned long dma_ops_alloc_addresses(struct device *dev,
1780                                              struct dma_ops_domain *dom,
1781                                              unsigned int pages,
1782                                              unsigned long align_mask,
1783                                              u64 dma_mask)
1784 {
1785         unsigned long address;
1786
1787 #ifdef CONFIG_IOMMU_STRESS
1788         dom->next_address = 0;
1789         dom->need_flush = true;
1790 #endif
1791
1792         address = dma_ops_area_alloc(dev, dom, pages, align_mask,
1793                                      dma_mask, dom->next_address);
1794
1795         if (address == -1) {
1796                 dom->next_address = 0;
1797                 address = dma_ops_area_alloc(dev, dom, pages, align_mask,
1798                                              dma_mask, 0);
1799                 dom->need_flush = true;
1800         }
1801
1802         if (unlikely(address == -1))
1803                 address = DMA_ERROR_CODE;
1804
1805         WARN_ON((address + (PAGE_SIZE*pages)) > dom->aperture_size);
1806
1807         return address;
1808 }
1809
1810 /*
1811  * The address free function.
1812  *
1813  * called with domain->lock held
1814  */
1815 static void dma_ops_free_addresses(struct dma_ops_domain *dom,
1816                                    unsigned long address,
1817                                    unsigned int pages)
1818 {
1819         unsigned i = address >> APERTURE_RANGE_SHIFT;
1820         struct aperture_range *range = dom->aperture[i];
1821
1822         BUG_ON(i >= APERTURE_MAX_RANGES || range == NULL);
1823
1824 #ifdef CONFIG_IOMMU_STRESS
1825         if (i < 4)
1826                 return;
1827 #endif
1828
1829         if (address >= dom->next_address)
1830                 dom->need_flush = true;
1831
1832         address = (address % APERTURE_RANGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1833
1834         bitmap_clear(range->bitmap, address, pages);
1835
1836 }
1837
1838 /****************************************************************************
1839  *
1840  * The next functions belong to the domain allocation. A domain is
1841  * allocated for every IOMMU as the default domain. If device isolation
1842  * is enabled, every device get its own domain. The most important thing
1843  * about domains is the page table mapping the DMA address space they
1844  * contain.
1845  *
1846  ****************************************************************************/
1847
1848 /*
1849  * This function adds a protection domain to the global protection domain list
1850  */
1851 static void add_domain_to_list(struct protection_domain *domain)
1852 {
1853         unsigned long flags;
1854
1855         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1856         list_add(&domain->list, &amd_iommu_pd_list);
1857         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1858 }
1859
1860 /*
1861  * This function removes a protection domain to the global
1862  * protection domain list
1863  */
1864 static void del_domain_from_list(struct protection_domain *domain)
1865 {
1866         unsigned long flags;
1867
1868         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1869         list_del(&domain->list);
1870         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1871 }
1872
1873 static u16 domain_id_alloc(void)
1874 {
1875         unsigned long flags;
1876         int id;
1877
1878         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1879         id = find_first_zero_bit(amd_iommu_pd_alloc_bitmap, MAX_DOMAIN_ID);
1880         BUG_ON(id == 0);
1881         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1882                 __set_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1883         else
1884                 id = 0;
1885         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1886
1887         return id;
1888 }
1889
1890 static void domain_id_free(int id)
1891 {
1892         unsigned long flags;
1893
1894         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1895         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1896                 __clear_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1897         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1898 }
1899
1900 static void free_pagetable(struct protection_domain *domain)
1901 {
1902         int i, j;
1903         u64 *p1, *p2, *p3;
1904
1905         p1 = domain->pt_root;
1906
1907         if (!p1)
1908                 return;
1909
1910         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1911                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(p1[i]))
1912                         continue;
1913
1914                 p2 = IOMMU_PTE_PAGE(p1[i]);
1915                 for (j = 0; j < 512; ++j) {
1916                         if (!IOMMU_PTE_PRESENT(p2[j]))
1917                                 continue;
1918                         p3 = IOMMU_PTE_PAGE(p2[j]);
1919                         free_page((unsigned long)p3);
1920                 }
1921
1922                 free_page((unsigned long)p2);
1923         }
1924
1925         free_page((unsigned long)p1);
1926
1927         domain->pt_root = NULL;
1928 }
1929
1930 static void free_gcr3_tbl_level1(u64 *tbl)
1931 {
1932         u64 *ptr;
1933         int i;
1934
1935         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1936                 if (!(tbl[i] & GCR3_VALID))
1937                         continue;
1938
1939                 ptr = __va(tbl[i] & PAGE_MASK);
1940
1941                 free_page((unsigned long)ptr);
1942         }
1943 }
1944
1945 static void free_gcr3_tbl_level2(u64 *tbl)
1946 {
1947         u64 *ptr;
1948         int i;
1949
1950         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1951                 if (!(tbl[i] & GCR3_VALID))
1952                         continue;
1953
1954                 ptr = __va(tbl[i] & PAGE_MASK);
1955
1956                 free_gcr3_tbl_level1(ptr);
1957         }
1958 }
1959
1960 static void free_gcr3_table(struct protection_domain *domain)
1961 {
1962         if (domain->glx == 2)
1963                 free_gcr3_tbl_level2(domain->gcr3_tbl);
1964         else if (domain->glx == 1)
1965                 free_gcr3_tbl_level1(domain->gcr3_tbl);
1966         else if (domain->glx != 0)
1967                 BUG();
1968
1969         free_page((unsigned long)domain->gcr3_tbl);
1970 }
1971
1972 /*
1973  * Free a domain, only used if something went wrong in the
1974  * allocation path and we need to free an already allocated page table
1975  */
1976 static void dma_ops_domain_free(struct dma_ops_domain *dom)
1977 {
1978         int i;
1979
1980         if (!dom)
1981                 return;
1982
1983         del_domain_from_list(&dom->domain);
1984
1985         free_pagetable(&dom->domain);
1986
1987         for (i = 0; i < APERTURE_MAX_RANGES; ++i) {
1988                 if (!dom->aperture[i])
1989                         continue;
1990                 free_page((unsigned long)dom->aperture[i]->bitmap);
1991                 kfree(dom->aperture[i]);
1992         }
1993
1994         kfree(dom);
1995 }
1996
1997 /*
1998  * Allocates a new protection domain usable for the dma_ops functions.
1999  * It also initializes the page table and the address allocator data
2000  * structures required for the dma_ops interface
2001  */
2002 static struct dma_ops_domain *dma_ops_domain_alloc(void)
2003 {
2004         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2005
2006         dma_dom = kzalloc(sizeof(struct dma_ops_domain), GFP_KERNEL);
2007         if (!dma_dom)
2008                 return NULL;
2009
2010         spin_lock_init(&dma_dom->domain.lock);
2011
2012         dma_dom->domain.id = domain_id_alloc();
2013         if (dma_dom->domain.id == 0)
2014                 goto free_dma_dom;
2015         INIT_LIST_HEAD(&dma_dom->domain.dev_list);
2016         dma_dom->domain.mode = PAGE_MODE_2_LEVEL;
2017         dma_dom->domain.pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
2018         dma_dom->domain.flags = PD_DMA_OPS_MASK;
2019         dma_dom->domain.priv = dma_dom;
2020         if (!dma_dom->domain.pt_root)
2021                 goto free_dma_dom;
2022
2023         dma_dom->need_flush = false;
2024         dma_dom->target_dev = 0xffff;
2025
2026         add_domain_to_list(&dma_dom->domain);
2027
2028         if (alloc_new_range(dma_dom, true, GFP_KERNEL))
2029                 goto free_dma_dom;
2030
2031         /*
2032          * mark the first page as allocated so we never return 0 as
2033          * a valid dma-address. So we can use 0 as error value
2034          */
2035         dma_dom->aperture[0]->bitmap[0] = 1;
2036         dma_dom->next_address = 0;
2037
2038
2039         return dma_dom;
2040
2041 free_dma_dom:
2042         dma_ops_domain_free(dma_dom);
2043
2044         return NULL;
2045 }
2046
2047 /*
2048  * little helper function to check whether a given protection domain is a
2049  * dma_ops domain
2050  */
2051 static bool dma_ops_domain(struct protection_domain *domain)
2052 {
2053         return domain->flags & PD_DMA_OPS_MASK;
2054 }
2055
2056 static void set_dte_entry(u16 devid, struct protection_domain *domain, bool ats)
2057 {
2058         u64 pte_root = 0;
2059         u64 flags = 0;
2060
2061         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
2062                 pte_root = virt_to_phys(domain->pt_root);
2063
2064         pte_root |= (domain->mode & DEV_ENTRY_MODE_MASK)
2065                     << DEV_ENTRY_MODE_SHIFT;
2066         pte_root |= IOMMU_PTE_IR | IOMMU_PTE_IW | IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_TV;
2067
2068         flags = amd_iommu_dev_table[devid].data[1];
2069
2070         if (ats)
2071                 flags |= DTE_FLAG_IOTLB;
2072
2073         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK) {
2074                 u64 gcr3 = __pa(domain->gcr3_tbl);
2075                 u64 glx  = domain->glx;
2076                 u64 tmp;
2077
2078                 pte_root |= DTE_FLAG_GV;
2079                 pte_root |= (glx & DTE_GLX_MASK) << DTE_GLX_SHIFT;
2080
2081                 /* First mask out possible old values for GCR3 table */
2082                 tmp = DTE_GCR3_VAL_B(~0ULL) << DTE_GCR3_SHIFT_B;
2083                 flags    &= ~tmp;
2084
2085                 tmp = DTE_GCR3_VAL_C(~0ULL) << DTE_GCR3_SHIFT_C;
2086                 flags    &= ~tmp;
2087
2088                 /* Encode GCR3 table into DTE */
2089                 tmp = DTE_GCR3_VAL_A(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_A;
2090                 pte_root |= tmp;
2091
2092                 tmp = DTE_GCR3_VAL_B(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_B;
2093                 flags    |= tmp;
2094
2095                 tmp = DTE_GCR3_VAL_C(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_C;
2096                 flags    |= tmp;
2097         }
2098
2099         flags &= ~(0xffffUL);
2100         flags |= domain->id;
2101
2102         amd_iommu_dev_table[devid].data[1]  = flags;
2103         amd_iommu_dev_table[devid].data[0]  = pte_root;
2104 }
2105
2106 static void clear_dte_entry(u16 devid)
2107 {
2108         /* remove entry from the device table seen by the hardware */
2109         amd_iommu_dev_table[devid].data[0] = IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_TV;
2110         amd_iommu_dev_table[devid].data[1] = 0;
2111
2112         amd_iommu_apply_erratum_63(devid);
2113 }
2114
2115 static void do_attach(struct iommu_dev_data *dev_data,
2116                       struct protection_domain *domain)
2117 {
2118         struct amd_iommu *iommu;
2119         bool ats;
2120
2121         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
2122         ats   = dev_data->ats.enabled;
2123
2124         /* Update data structures */
2125         dev_data->domain = domain;
2126         list_add(&dev_data->list, &domain->dev_list);
2127         set_dte_entry(dev_data->devid, domain, ats);
2128
2129         /* Do reference counting */
2130         domain->dev_iommu[iommu->index] += 1;
2131         domain->dev_cnt                 += 1;
2132
2133         /* Flush the DTE entry */
2134         device_flush_dte(dev_data);
2135 }
2136
2137 static void do_detach(struct iommu_dev_data *dev_data)
2138 {
2139         struct amd_iommu *iommu;
2140
2141         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
2142
2143         /* decrease reference counters */
2144         dev_data->domain->dev_iommu[iommu->index] -= 1;
2145         dev_data->domain->dev_cnt                 -= 1;
2146
2147         /* Update data structures */
2148         dev_data->domain = NULL;
2149         list_del(&dev_data->list);
2150         clear_dte_entry(dev_data->devid);
2151
2152         /* Flush the DTE entry */
2153         device_flush_dte(dev_data);
2154 }
2155
2156 /*
2157  * If a device is not yet associated with a domain, this function does
2158  * assigns it visible for the hardware
2159  */
2160 static int __attach_device(struct iommu_dev_data *dev_data,
2161                            struct protection_domain *domain)
2162 {
2163         int ret;
2164
2165         /* lock domain */
2166         spin_lock(&domain->lock);
2167
2168         if (dev_data->alias_data != NULL) {
2169                 struct iommu_dev_data *alias_data = dev_data->alias_data;
2170
2171                 /* Some sanity checks */
2172                 ret = -EBUSY;
2173                 if (alias_data->domain != NULL &&
2174                                 alias_data->domain != domain)
2175                         goto out_unlock;
2176
2177                 if (dev_data->domain != NULL &&
2178                                 dev_data->domain != domain)
2179                         goto out_unlock;
2180
2181                 /* Do real assignment */
2182                 if (alias_data->domain == NULL)
2183                         do_attach(alias_data, domain);
2184
2185                 atomic_inc(&alias_data->bind);
2186         }
2187
2188         if (dev_data->domain == NULL)
2189                 do_attach(dev_data, domain);
2190
2191         atomic_inc(&dev_data->bind);
2192
2193         ret = 0;
2194
2195 out_unlock:
2196
2197         /* ready */
2198         spin_unlock(&domain->lock);
2199
2200         return ret;
2201 }
2202
2203
2204 static void pdev_iommuv2_disable(struct pci_dev *pdev)
2205 {
2206         pci_disable_ats(pdev);
2207         pci_disable_pri(pdev);
2208         pci_disable_pasid(pdev);
2209 }
2210
2211 /* FIXME: Change generic reset-function to do the same */
2212 static int pri_reset_while_enabled(struct pci_dev *pdev)
2213 {
2214         u16 control;
2215         int pos;
2216
2217         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PRI);
2218         if (!pos)
2219                 return -EINVAL;
2220
2221         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_CTRL, &control);
2222         control |= PCI_PRI_CTRL_RESET;
2223         pci_write_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_CTRL, control);
2224
2225         return 0;
2226 }
2227
2228 static int pdev_iommuv2_enable(struct pci_dev *pdev)
2229 {
2230         bool reset_enable;
2231         int reqs, ret;
2232
2233         /* FIXME: Hardcode number of outstanding requests for now */
2234         reqs = 32;
2235         if (pdev_pri_erratum(pdev, AMD_PRI_DEV_ERRATUM_LIMIT_REQ_ONE))
2236                 reqs = 1;
2237         reset_enable = pdev_pri_erratum(pdev, AMD_PRI_DEV_ERRATUM_ENABLE_RESET);
2238
2239         /* Only allow access to user-accessible pages */
2240         ret = pci_enable_pasid(pdev, 0);
2241         if (ret)
2242                 goto out_err;
2243
2244         /* First reset the PRI state of the device */
2245         ret = pci_reset_pri(pdev);
2246         if (ret)
2247                 goto out_err;
2248
2249         /* Enable PRI */
2250         ret = pci_enable_pri(pdev, reqs);
2251         if (ret)
2252                 goto out_err;
2253
2254         if (reset_enable) {
2255                 ret = pri_reset_while_enabled(pdev);
2256                 if (ret)
2257                         goto out_err;
2258         }
2259
2260         ret = pci_enable_ats(pdev, PAGE_SHIFT);
2261         if (ret)
2262                 goto out_err;
2263
2264         return 0;
2265
2266 out_err:
2267         pci_disable_pri(pdev);
2268         pci_disable_pasid(pdev);
2269
2270         return ret;
2271 }
2272
2273 /* FIXME: Move this to PCI code */
2274 #define PCI_PRI_TLP_OFF         (1 << 15)
2275
2276 static bool pci_pri_tlp_required(struct pci_dev *pdev)
2277 {
2278         u16 status;
2279         int pos;
2280
2281         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PRI);
2282         if (!pos)
2283                 return false;
2284
2285         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_STATUS, &status);
2286
2287         return (status & PCI_PRI_TLP_OFF) ? true : false;
2288 }
2289
2290 /*
2291  * If a device is not yet associated with a domain, this function
2292  * assigns it visible for the hardware
2293  */
2294 static int attach_device(struct device *dev,
2295                          struct protection_domain *domain)
2296 {
2297         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
2298         struct iommu_dev_data *dev_data;
2299         unsigned long flags;
2300         int ret;
2301
2302         dev_data = get_dev_data(dev);
2303
2304         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK) {
2305                 if (!dev_data->iommu_v2 || !dev_data->passthrough)
2306                         return -EINVAL;
2307
2308                 if (pdev_iommuv2_enable(pdev) != 0)
2309                         return -EINVAL;
2310
2311                 dev_data->ats.enabled = true;
2312                 dev_data->ats.qdep    = pci_ats_queue_depth(pdev);
2313                 dev_data->pri_tlp     = pci_pri_tlp_required(pdev);
2314         } else if (amd_iommu_iotlb_sup &&
2315                    pci_enable_ats(pdev, PAGE_SHIFT) == 0) {
2316                 dev_data->ats.enabled = true;
2317                 dev_data->ats.qdep    = pci_ats_queue_depth(pdev);
2318         }
2319
2320         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2321         ret = __attach_device(dev_data, domain);
2322         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2323
2324         /*
2325          * We might boot into a crash-kernel here. The crashed kernel
2326          * left the caches in the IOMMU dirty. So we have to flush
2327          * here to evict all dirty stuff.
2328          */
2329         domain_flush_tlb_pde(domain);
2330
2331         return ret;
2332 }
2333
2334 /*
2335  * Removes a device from a protection domain (unlocked)
2336  */
2337 static void __detach_device(struct iommu_dev_data *dev_data)
2338 {
2339         struct protection_domain *domain;
2340         unsigned long flags;
2341
2342         BUG_ON(!dev_data->domain);
2343
2344         domain = dev_data->domain;
2345
2346         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2347
2348         if (dev_data->alias_data != NULL) {
2349                 struct iommu_dev_data *alias_data = dev_data->alias_data;
2350
2351                 if (atomic_dec_and_test(&alias_data->bind))
2352                         do_detach(alias_data);
2353         }
2354
2355         if (atomic_dec_and_test(&dev_data->bind))
2356                 do_detach(dev_data);
2357
2358         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2359
2360         /*
2361          * If we run in passthrough mode the device must be assigned to the
2362          * passthrough domain if it is detached from any other domain.
2363          * Make sure we can deassign from the pt_domain itself.
2364          */
2365         if (dev_data->passthrough &&
2366             (dev_data->domain == NULL && domain != pt_domain))
2367                 __attach_device(dev_data, pt_domain);
2368 }
2369
2370 /*
2371  * Removes a device from a protection domain (with devtable_lock held)
2372  */
2373 static void detach_device(struct device *dev)
2374 {
2375         struct protection_domain *domain;
2376         struct iommu_dev_data *dev_data;
2377         unsigned long flags;
2378
2379         dev_data = get_dev_data(dev);
2380         domain   = dev_data->domain;
2381
2382         /* lock device table */
2383         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2384         __detach_device(dev_data);
2385         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2386
2387         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
2388                 pdev_iommuv2_disable(to_pci_dev(dev));
2389         else if (dev_data->ats.enabled)
2390                 pci_disable_ats(to_pci_dev(dev));
2391
2392         dev_data->ats.enabled = false;
2393 }
2394
2395 /*
2396  * Find out the protection domain structure for a given PCI device. This
2397  * will give us the pointer to the page table root for example.
2398  */
2399 static struct protection_domain *domain_for_device(struct device *dev)
2400 {
2401         struct iommu_dev_data *dev_data;
2402         struct protection_domain *dom = NULL;
2403         unsigned long flags;
2404
2405         dev_data   = get_dev_data(dev);
2406
2407         if (dev_data->domain)
2408                 return dev_data->domain;
2409
2410         if (dev_data->alias_data != NULL) {
2411                 struct iommu_dev_data *alias_data = dev_data->alias_data;
2412
2413                 read_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2414                 if (alias_data->domain != NULL) {
2415                         __attach_device(dev_data, alias_data->domain);
2416                         dom = alias_data->domain;
2417                 }
2418                 read_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2419         }
2420
2421         return dom;
2422 }
2423
2424 static int device_change_notifier(struct notifier_block *nb,
2425                                   unsigned long action, void *data)
2426 {
2427         struct dma_ops_domain *dma_domain;
2428         struct protection_domain *domain;
2429         struct iommu_dev_data *dev_data;
2430         struct device *dev = data;
2431         struct amd_iommu *iommu;
2432         unsigned long flags;
2433         u16 devid;
2434
2435         if (!check_device(dev))
2436                 return 0;
2437
2438         devid    = get_device_id(dev);
2439         iommu    = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2440         dev_data = get_dev_data(dev);
2441
2442         switch (action) {
2443         case BUS_NOTIFY_UNBOUND_DRIVER:
2444
2445                 domain = domain_for_device(dev);
2446
2447                 if (!domain)
2448                         goto out;
2449                 if (dev_data->passthrough)
2450                         break;
2451                 detach_device(dev);
2452                 break;
2453         case BUS_NOTIFY_ADD_DEVICE:
2454
2455                 iommu_init_device(dev);
2456
2457                 /*
2458                  * dev_data is still NULL and
2459                  * got initialized in iommu_init_device
2460                  */
2461                 dev_data = get_dev_data(dev);
2462
2463                 if (iommu_pass_through || dev_data->iommu_v2) {
2464                         dev_data->passthrough = true;
2465                         attach_device(dev, pt_domain);
2466                         break;
2467                 }
2468
2469                 domain = domain_for_device(dev);
2470
2471                 /* allocate a protection domain if a device is added */
2472                 dma_domain = find_protection_domain(devid);
2473                 if (!dma_domain) {
2474                         dma_domain = dma_ops_domain_alloc();
2475                         if (!dma_domain)
2476                                 goto out;
2477                         dma_domain->target_dev = devid;
2478
2479                         spin_lock_irqsave(&iommu_pd_list_lock, flags);
2480                         list_add_tail(&dma_domain->list, &iommu_pd_list);
2481                         spin_unlock_irqrestore(&iommu_pd_list_lock, flags);
2482                 }
2483
2484                 dev->archdata.dma_ops = &amd_iommu_dma_ops;
2485
2486                 break;
2487         case BUS_NOTIFY_DEL_DEVICE:
2488
2489                 iommu_uninit_device(dev);
2490
2491         default:
2492                 goto out;
2493         }
2494
2495         iommu_completion_wait(iommu);
2496
2497 out:
2498         return 0;
2499 }
2500
2501 static struct notifier_block device_nb = {
2502         .notifier_call = device_change_notifier,
2503 };
2504
2505 void amd_iommu_init_notifier(void)
2506 {
2507         bus_register_notifier(&pci_bus_type, &device_nb);
2508 }
2509
2510 /*****************************************************************************
2511  *
2512  * The next functions belong to the dma_ops mapping/unmapping code.
2513  *
2514  *****************************************************************************/
2515
2516 /*
2517  * In the dma_ops path we only have the struct device. This function
2518  * finds the corresponding IOMMU, the protection domain and the
2519  * requestor id for a given device.
2520  * If the device is not yet associated with a domain this is also done
2521  * in this function.
2522  */
2523 static struct protection_domain *get_domain(struct device *dev)
2524 {
2525         struct protection_domain *domain;
2526         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2527         u16 devid = get_device_id(dev);
2528
2529         if (!check_device(dev))
2530                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2531
2532         domain = domain_for_device(dev);
2533         if (domain != NULL && !dma_ops_domain(domain))
2534                 return ERR_PTR(-EBUSY);
2535
2536         if (domain != NULL)
2537                 return domain;
2538
2539         /* Device not bound yet - bind it */
2540         dma_dom = find_protection_domain(devid);
2541         if (!dma_dom)
2542                 dma_dom = amd_iommu_rlookup_table[devid]->default_dom;
2543         attach_device(dev, &dma_dom->domain);
2544         DUMP_printk("Using protection domain %d for device %s\n",
2545                     dma_dom->domain.id, dev_name(dev));
2546
2547         return &dma_dom->domain;
2548 }
2549
2550 static void update_device_table(struct protection_domain *domain)
2551 {
2552         struct iommu_dev_data *dev_data;
2553
2554         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list)
2555                 set_dte_entry(dev_data->devid, domain, dev_data->ats.enabled);
2556 }
2557
2558 static void update_domain(struct protection_domain *domain)
2559 {
2560         if (!domain->updated)
2561                 return;
2562
2563         update_device_table(domain);
2564
2565         domain_flush_devices(domain);
2566         domain_flush_tlb_pde(domain);
2567
2568         domain->updated = false;
2569 }
2570
2571 /*
2572  * This function fetches the PTE for a given address in the aperture
2573  */
2574 static u64* dma_ops_get_pte(struct dma_ops_domain *dom,
2575                             unsigned long address)
2576 {
2577         struct aperture_range *aperture;
2578         u64 *pte, *pte_page;
2579
2580         aperture = dom->aperture[APERTURE_RANGE_INDEX(address)];
2581         if (!aperture)
2582                 return NULL;
2583
2584         pte = aperture->pte_pages[APERTURE_PAGE_INDEX(address)];
2585         if (!pte) {
2586                 pte = alloc_pte(&dom->domain, address, PAGE_SIZE, &pte_page,
2587                                 GFP_ATOMIC);
2588                 aperture->pte_pages[APERTURE_PAGE_INDEX(address)] = pte_page;
2589         } else
2590                 pte += PM_LEVEL_INDEX(0, address);
2591
2592         update_domain(&dom->domain);
2593
2594         return pte;
2595 }
2596
2597 /*
2598  * This is the generic map function. It maps one 4kb page at paddr to
2599  * the given address in the DMA address space for the domain.
2600  */
2601 static dma_addr_t dma_ops_domain_map(struct dma_ops_domain *dom,
2602                                      unsigned long address,
2603                                      phys_addr_t paddr,
2604                                      int direction)
2605 {
2606         u64 *pte, __pte;
2607
2608         WARN_ON(address > dom->aperture_size);
2609
2610         paddr &= PAGE_MASK;
2611
2612         pte  = dma_ops_get_pte(dom, address);
2613         if (!pte)
2614                 return DMA_ERROR_CODE;
2615
2616         __pte = paddr | IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_FC;
2617
2618         if (direction == DMA_TO_DEVICE)
2619                 __pte |= IOMMU_PTE_IR;
2620         else if (direction == DMA_FROM_DEVICE)
2621                 __pte |= IOMMU_PTE_IW;
2622         else if (direction == DMA_BIDIRECTIONAL)
2623                 __pte |= IOMMU_PTE_IR | IOMMU_PTE_IW;
2624
2625         WARN_ON(*pte);
2626
2627         *pte = __pte;
2628
2629         return (dma_addr_t)address;
2630 }
2631
2632 /*
2633  * The generic unmapping function for on page in the DMA address space.
2634  */
2635 static void dma_ops_domain_unmap(struct dma_ops_domain *dom,
2636                                  unsigned long address)
2637 {
2638         struct aperture_range *aperture;
2639         u64 *pte;
2640
2641         if (address >= dom->aperture_size)
2642                 return;
2643
2644         aperture = dom->aperture[APERTURE_RANGE_INDEX(address)];
2645         if (!aperture)
2646                 return;
2647
2648         pte  = aperture->pte_pages[APERTURE_PAGE_INDEX(address)];
2649         if (!pte)
2650                 return;
2651
2652         pte += PM_LEVEL_INDEX(0, address);
2653
2654         WARN_ON(!*pte);
2655
2656         *pte = 0ULL;
2657 }
2658
2659 /*
2660  * This function contains common code for mapping of a physically
2661  * contiguous memory region into DMA address space. It is used by all
2662  * mapping functions provided with this IOMMU driver.
2663  * Must be called with the domain lock held.
2664  */
2665 static dma_addr_t __map_single(struct device *dev,
2666                                struct dma_ops_domain *dma_dom,
2667                                phys_addr_t paddr,
2668                                size_t size,
2669                                int dir,
2670                                bool align,
2671                                u64 dma_mask)
2672 {
2673         dma_addr_t offset = paddr & ~PAGE_MASK;
2674         dma_addr_t address, start, ret;
2675         unsigned int pages;
2676         unsigned long align_mask = 0;
2677         int i;
2678
2679         pages = iommu_num_pages(paddr, size, PAGE_SIZE);
2680         paddr &= PAGE_MASK;
2681
2682         INC_STATS_COUNTER(total_map_requests);
2683
2684         if (pages > 1)
2685                 INC_STATS_COUNTER(cross_page);
2686
2687         if (align)
2688                 align_mask = (1UL << get_order(size)) - 1;
2689
2690 retry:
2691         address = dma_ops_alloc_addresses(dev, dma_dom, pages, align_mask,
2692                                           dma_mask);
2693         if (unlikely(address == DMA_ERROR_CODE)) {
2694                 /*
2695                  * setting next_address here will let the address
2696                  * allocator only scan the new allocated range in the
2697                  * first run. This is a small optimization.
2698                  */
2699                 dma_dom->next_address = dma_dom->aperture_size;
2700
2701                 if (alloc_new_range(dma_dom, false, GFP_ATOMIC))
2702                         goto out;
2703
2704                 /*
2705                  * aperture was successfully enlarged by 128 MB, try
2706                  * allocation again
2707                  */
2708                 goto retry;
2709         }
2710
2711         start = address;
2712         for (i = 0; i < pages; ++i) {
2713                 ret = dma_ops_domain_map(dma_dom, start, paddr, dir);
2714                 if (ret == DMA_ERROR_CODE)
2715                         goto out_unmap;
2716
2717                 paddr += PAGE_SIZE;
2718                 start += PAGE_SIZE;
2719         }
2720         address += offset;
2721
2722         ADD_STATS_COUNTER(alloced_io_mem, size);
2723
2724         if (unlikely(dma_dom->need_flush && !amd_iommu_unmap_flush)) {
2725                 domain_flush_tlb(&dma_dom->domain);
2726                 dma_dom->need_flush = false;
2727         } else if (unlikely(amd_iommu_np_cache))
2728                 domain_flush_pages(&dma_dom->domain, address, size);
2729
2730 out:
2731         return address;
2732
2733 out_unmap:
2734
2735         for (--i; i >= 0; --i) {
2736                 start -= PAGE_SIZE;
2737                 dma_ops_domain_unmap(dma_dom, start);
2738         }
2739
2740         dma_ops_free_addresses(dma_dom, address, pages);
2741
2742         return DMA_ERROR_CODE;
2743 }
2744
2745 /*
2746  * Does the reverse of the __map_single function. Must be called with
2747  * the domain lock held too
2748  */
2749 static void __unmap_single(struct dma_ops_domain *dma_dom,
2750                            dma_addr_t dma_addr,
2751                            size_t size,
2752                            int dir)
2753 {
2754         dma_addr_t flush_addr;
2755         dma_addr_t i, start;
2756         unsigned int pages;
2757
2758         if ((dma_addr == DMA_ERROR_CODE) ||
2759             (dma_addr + size > dma_dom->aperture_size))
2760                 return;
2761
2762         flush_addr = dma_addr;
2763         pages = iommu_num_pages(dma_addr, size, PAGE_SIZE);
2764         dma_addr &= PAGE_MASK;
2765         start = dma_addr;
2766
2767         for (i = 0; i < pages; ++i) {
2768                 dma_ops_domain_unmap(dma_dom, start);
2769                 start += PAGE_SIZE;
2770         }
2771
2772         SUB_STATS_COUNTER(alloced_io_mem, size);
2773
2774         dma_ops_free_addresses(dma_dom, dma_addr, pages);
2775
2776         if (amd_iommu_unmap_flush || dma_dom->need_flush) {
2777                 domain_flush_pages(&dma_dom->domain, flush_addr, size);
2778                 dma_dom->need_flush = false;
2779         }
2780 }
2781
2782 /*
2783  * The exported map_single function for dma_ops.
2784  */
2785 static dma_addr_t map_page(struct device *dev, struct page *page,
2786                            unsigned long offset, size_t size,
2787                            enum dma_data_direction dir,
2788                            struct dma_attrs *attrs)
2789 {
2790         unsigned long flags;
2791         struct protection_domain *domain;
2792         dma_addr_t addr;
2793         u64 dma_mask;
2794         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + offset;
2795
2796         INC_STATS_COUNTER(cnt_map_single);
2797
2798         domain = get_domain(dev);
2799         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL)
2800                 return (dma_addr_t)paddr;
2801         else if (IS_ERR(domain))
2802                 return DMA_ERROR_CODE;
2803
2804         dma_mask = *dev->dma_mask;
2805
2806         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2807
2808         addr = __map_single(dev, domain->priv, paddr, size, dir, false,
2809                             dma_mask);
2810         if (addr == DMA_ERROR_CODE)
2811                 goto out;
2812
2813         domain_flush_complete(domain);
2814
2815 out:
2816         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2817
2818         return addr;
2819 }
2820
2821 /*
2822  * The exported unmap_single function for dma_ops.
2823  */
2824 static void unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
2825                        enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
2826 {
2827         unsigned long flags;
2828         struct protection_domain *domain;
2829
2830         INC_STATS_COUNTER(cnt_unmap_single);
2831
2832         domain = get_domain(dev);
2833         if (IS_ERR(domain))
2834                 return;
2835
2836         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2837
2838         __unmap_single(domain->priv, dma_addr, size, dir);
2839
2840         domain_flush_complete(domain);
2841
2842         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2843 }
2844
2845 /*
2846  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
2847  * lists).
2848  */
2849 static int map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
2850                   int nelems, enum dma_data_direction dir,
2851                   struct dma_attrs *attrs)
2852 {
2853         unsigned long flags;
2854         struct protection_domain *domain;
2855         int i;
2856         struct scatterlist *s;
2857         phys_addr_t paddr;
2858         int mapped_elems = 0;
2859         u64 dma_mask;
2860
2861         INC_STATS_COUNTER(cnt_map_sg);
2862
2863         domain = get_domain(dev);
2864         if (IS_ERR(domain))
2865                 return 0;
2866
2867         dma_mask = *dev->dma_mask;
2868
2869         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2870
2871         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2872                 paddr = sg_phys(s);
2873
2874                 s->dma_address = __map_single(dev, domain->priv,
2875                                               paddr, s->length, dir, false,
2876                                               dma_mask);
2877
2878                 if (s->dma_address) {
2879                         s->dma_length = s->length;
2880                         mapped_elems++;
2881                 } else
2882                         goto unmap;
2883         }
2884
2885         domain_flush_complete(domain);
2886
2887 out:
2888         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2889
2890         return mapped_elems;
2891 unmap:
2892         for_each_sg(sglist, s, mapped_elems, i) {
2893                 if (s->dma_address)
2894                         __unmap_single(domain->priv, s->dma_address,
2895                                        s->dma_length, dir);
2896                 s->dma_address = s->dma_length = 0;
2897         }
2898
2899         mapped_elems = 0;
2900
2901         goto out;
2902 }
2903
2904 /*
2905  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
2906  * lists).
2907  */
2908 static void unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
2909                      int nelems, enum dma_data_direction dir,
2910                      struct dma_attrs *attrs)
2911 {
2912         unsigned long flags;
2913         struct protection_domain *domain;
2914         struct scatterlist *s;
2915         int i;
2916
2917         INC_STATS_COUNTER(cnt_unmap_sg);
2918
2919         domain = get_domain(dev);
2920         if (IS_ERR(domain))
2921                 return;
2922
2923         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2924
2925         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2926                 __unmap_single(domain->priv, s->dma_address,
2927                                s->dma_length, dir);
2928                 s->dma_address = s->dma_length = 0;
2929         }
2930
2931         domain_flush_complete(domain);
2932
2933         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2934 }
2935
2936 /*
2937  * The exported alloc_coherent function for dma_ops.
2938  */
2939 static void *alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
2940                             dma_addr_t *dma_addr, gfp_t flag,
2941                             struct dma_attrs *attrs)
2942 {
2943         unsigned long flags;
2944         void *virt_addr;
2945         struct protection_domain *domain;
2946         phys_addr_t paddr;
2947         u64 dma_mask = dev->coherent_dma_mask;
2948
2949         INC_STATS_COUNTER(cnt_alloc_coherent);
2950
2951         domain = get_domain(dev);
2952         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL) {
2953                 virt_addr = (void *)__get_free_pages(flag, get_order(size));
2954                 *dma_addr = __pa(virt_addr);
2955                 return virt_addr;
2956         } else if (IS_ERR(domain))
2957                 return NULL;
2958
2959         dma_mask  = dev->coherent_dma_mask;
2960         flag     &= ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM | __GFP_DMA32);
2961         flag     |= __GFP_ZERO;
2962
2963         virt_addr = (void *)__get_free_pages(flag, get_order(size));
2964         if (!virt_addr)
2965                 return NULL;
2966
2967         paddr = virt_to_phys(virt_addr);
2968
2969         if (!dma_mask)
2970                 dma_mask = *dev->dma_mask;
2971
2972         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2973
2974         *dma_addr = __map_single(dev, domain->priv, paddr,
2975                                  size, DMA_BIDIRECTIONAL, true, dma_mask);
2976
2977         if (*dma_addr == DMA_ERROR_CODE) {
2978                 spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2979                 goto out_free;
2980         }
2981
2982         domain_flush_complete(domain);
2983
2984         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2985
2986         return virt_addr;
2987
2988 out_free:
2989
2990         free_pages((unsigned long)virt_addr, get_order(size));
2991
2992         return NULL;
2993 }
2994
2995 /*
2996  * The exported free_coherent function for dma_ops.
2997  */
2998 static void free_coherent(struct device *dev, size_t size,
2999                           void *virt_addr, dma_addr_t dma_addr,
3000                           struct dma_attrs *attrs)
3001 {
3002         unsigned long flags;
3003         struct protection_domain *domain;
3004
3005         INC_STATS_COUNTER(cnt_free_coherent);
3006
3007         domain = get_domain(dev);
3008         if (IS_ERR(domain))
3009                 goto free_mem;
3010
3011         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3012
3013         __unmap_single(domain->priv, dma_addr, size, DMA_BIDIRECTIONAL);
3014
3015         domain_flush_complete(domain);
3016
3017         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3018
3019 free_mem:
3020         free_pages((unsigned long)virt_addr, get_order(size));
3021 }
3022
3023 /*
3024  * This function is called by the DMA layer to find out if we can handle a
3025  * particular device. It is part of the dma_ops.
3026  */
3027 static int amd_iommu_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
3028 {
3029         return check_device(dev);
3030 }
3031
3032 /*
3033  * The function for pre-allocating protection domains.
3034  *
3035  * If the driver core informs the DMA layer if a driver grabs a device
3036  * we don't need to preallocate the protection domains anymore.
3037  * For now we have to.
3038  */
3039 static void __init prealloc_protection_domains(void)
3040 {
3041         struct iommu_dev_data *dev_data;
3042         struct dma_ops_domain *dma_dom;
3043         struct pci_dev *dev = NULL;
3044         u16 devid;
3045
3046         for_each_pci_dev(dev) {
3047
3048                 /* Do we handle this device? */
3049                 if (!check_device(&dev->dev))
3050                         continue;
3051
3052                 dev_data = get_dev_data(&dev->dev);
3053                 if (!amd_iommu_force_isolation && dev_data->iommu_v2) {
3054                         /* Make sure passthrough domain is allocated */
3055                         alloc_passthrough_domain();
3056                         dev_data->passthrough = true;
3057                         attach_device(&dev->dev, pt_domain);
3058                         pr_info("AMD-Vi: Using passthrough domain for device %s\n",
3059                                 dev_name(&dev->dev));
3060                 }
3061
3062                 /* Is there already any domain for it? */
3063                 if (domain_for_device(&dev->dev))
3064                         continue;
3065
3066                 devid = get_device_id(&dev->dev);
3067
3068                 dma_dom = dma_ops_domain_alloc();
3069                 if (!dma_dom)
3070                         continue;
3071                 init_unity_mappings_for_device(dma_dom, devid);
3072                 dma_dom->target_dev = devid;
3073
3074                 attach_device(&dev->dev, &dma_dom->domain);
3075
3076                 list_add_tail(&dma_dom->list, &iommu_pd_list);
3077         }
3078 }
3079
3080 static struct dma_map_ops amd_iommu_dma_ops = {
3081         .alloc = alloc_coherent,
3082         .free = free_coherent,
3083         .map_page = map_page,
3084         .unmap_page = unmap_page,
3085         .map_sg = map_sg,
3086         .unmap_sg = unmap_sg,
3087         .dma_supported = amd_iommu_dma_supported,
3088 };
3089
3090 static unsigned device_dma_ops_init(void)
3091 {
3092         struct iommu_dev_data *dev_data;
3093         struct pci_dev *pdev = NULL;
3094         unsigned unhandled = 0;
3095
3096         for_each_pci_dev(pdev) {
3097                 if (!check_device(&pdev->dev)) {
3098
3099                         iommu_ignore_device(&pdev->dev);
3100
3101                         unhandled += 1;
3102                         continue;
3103                 }
3104
3105                 dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
3106
3107                 if (!dev_data->passthrough)
3108                         pdev->dev.archdata.dma_ops = &amd_iommu_dma_ops;
3109                 else
3110                         pdev->dev.archdata.dma_ops = &nommu_dma_ops;
3111         }
3112
3113         return unhandled;
3114 }
3115
3116 /*
3117  * The function which clues the AMD IOMMU driver into dma_ops.
3118  */
3119
3120 void __init amd_iommu_init_api(void)
3121 {
3122         bus_set_iommu(&pci_bus_type, &amd_iommu_ops);
3123 }
3124
3125 int __init amd_iommu_init_dma_ops(void)
3126 {
3127         struct amd_iommu *iommu;
3128         int ret, unhandled;
3129
3130         /*
3131          * first allocate a default protection domain for every IOMMU we
3132          * found in the system. Devices not assigned to any other
3133          * protection domain will be assigned to the default one.
3134          */
3135         for_each_iommu(iommu) {
3136                 iommu->default_dom = dma_ops_domain_alloc();
3137                 if (iommu->default_dom == NULL)
3138                         return -ENOMEM;
3139                 iommu->default_dom->domain.flags |= PD_DEFAULT_MASK;
3140                 ret = iommu_init_unity_mappings(iommu);
3141                 if (ret)
3142                         goto free_domains;
3143         }
3144
3145         /*
3146          * Pre-allocate the protection domains for each device.
3147          */
3148         prealloc_protection_domains();
3149
3150         iommu_detected = 1;
3151         swiotlb = 0;
3152
3153         /* Make the driver finally visible to the drivers */
3154         unhandled = device_dma_ops_init();
3155         if (unhandled && max_pfn > MAX_DMA32_PFN) {
3156                 /* There are unhandled devices - initialize swiotlb for them */
3157                 swiotlb = 1;
3158         }
3159
3160         amd_iommu_stats_init();
3161
3162         if (amd_iommu_unmap_flush)
3163                 pr_info("AMD-Vi: IO/TLB flush on unmap enabled\n");
3164         else
3165                 pr_info("AMD-Vi: Lazy IO/TLB flushing enabled\n");
3166
3167         return 0;
3168
3169 free_domains:
3170
3171         for_each_iommu(iommu) {
3172                 dma_ops_domain_free(iommu->default_dom);
3173         }
3174
3175         return ret;
3176 }
3177
3178 /*****************************************************************************
3179  *
3180  * The following functions belong to the exported interface of AMD IOMMU
3181  *
3182  * This interface allows access to lower level functions of the IOMMU
3183  * like protection domain handling and assignement of devices to domains
3184  * which is not possible with the dma_ops interface.
3185  *
3186  *****************************************************************************/
3187
3188 static void cleanup_domain(struct protection_domain *domain)
3189 {
3190         struct iommu_dev_data *dev_data, *next;
3191         unsigned long flags;
3192
3193         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
3194
3195         list_for_each_entry_safe(dev_data, next, &domain->dev_list, list) {
3196                 __detach_device(dev_data);
3197                 atomic_set(&dev_data->bind, 0);
3198         }
3199
3200         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
3201 }
3202
3203 static void protection_domain_free(struct protection_domain *domain)
3204 {
3205         if (!domain)
3206                 return;
3207
3208         del_domain_from_list(domain);
3209
3210         if (domain->id)
3211                 domain_id_free(domain->id);
3212
3213         kfree(domain);
3214 }
3215
3216 static struct protection_domain *protection_domain_alloc(void)
3217 {
3218         struct protection_domain *domain;
3219
3220         domain = kzalloc(sizeof(*domain), GFP_KERNEL);
3221         if (!domain)
3222                 return NULL;
3223
3224         spin_lock_init(&domain->lock);
3225         mutex_init(&domain->api_lock);
3226         domain->id = domain_id_alloc();
3227         if (!domain->id)
3228                 goto out_err;
3229         INIT_LIST_HEAD(&domain->dev_list);
3230
3231         add_domain_to_list(domain);
3232
3233         return domain;
3234
3235 out_err:
3236         kfree(domain);
3237
3238         return NULL;
3239 }
3240
3241 static int __init alloc_passthrough_domain(void)
3242 {
3243         if (pt_domain != NULL)
3244                 return 0;
3245
3246         /* allocate passthrough domain */
3247         pt_domain = protection_domain_alloc();
3248         if (!pt_domain)
3249                 return -ENOMEM;
3250
3251         pt_domain->mode = PAGE_MODE_NONE;
3252
3253         return 0;
3254 }
3255 static int amd_iommu_domain_init(struct iommu_domain *dom)
3256 {
3257         struct protection_domain *domain;
3258
3259         domain = protection_domain_alloc();
3260         if (!domain)
3261                 goto out_free;
3262
3263         domain->mode    = PAGE_MODE_3_LEVEL;
3264         domain->pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
3265         if (!domain->pt_root)
3266                 goto out_free;
3267
3268         domain->iommu_domain = dom;
3269
3270         dom->priv = domain;
3271
3272         dom->geometry.aperture_start = 0;
3273         dom->geometry.aperture_end   = ~0ULL;
3274         dom->geometry.force_aperture = true;
3275
3276         return 0;
3277
3278 out_free:
3279         protection_domain_free(domain);
3280
3281         return -ENOMEM;
3282 }
3283
3284 static void amd_iommu_domain_destroy(struct iommu_domain *dom)
3285 {
3286         struct protection_domain *domain = dom->priv;
3287
3288         if (!domain)
3289                 return;
3290
3291         if (domain->dev_cnt > 0)
3292                 cleanup_domain(domain);
3293
3294         BUG_ON(domain->dev_cnt != 0);
3295
3296         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
3297                 free_pagetable(domain);
3298
3299         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
3300                 free_gcr3_table(domain);
3301
3302         protection_domain_free(domain);
3303
3304         dom->priv = NULL;
3305 }
3306
3307 static void amd_iommu_detach_device(struct iommu_domain *dom,
3308                                     struct device *dev)
3309 {
3310         struct iommu_dev_data *dev_data = dev->archdata.iommu;
3311         struct amd_iommu *iommu;
3312         u16 devid;
3313
3314         if (!check_device(dev))
3315                 return;
3316
3317         devid = get_device_id(dev);
3318
3319         if (dev_data->domain != NULL)
3320                 detach_device(dev);
3321
3322         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3323         if (!iommu)
3324                 return;
3325
3326         iommu_completion_wait(iommu);
3327 }
3328
3329 static int amd_iommu_attach_device(struct iommu_domain *dom,
3330                                    struct device *dev)
3331 {
3332         struct protection_domain *domain = dom->priv;
3333         struct iommu_dev_data *dev_data;
3334         struct amd_iommu *iommu;
3335         int ret;
3336
3337         if (!check_device(dev))
3338                 return -EINVAL;
3339
3340         dev_data = dev->archdata.iommu;
3341
3342         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
3343         if (!iommu)
3344                 return -EINVAL;
3345
3346         if (dev_data->domain)
3347                 detach_device(dev);
3348
3349         ret = attach_device(dev, domain);
3350
3351         iommu_completion_wait(iommu);
3352
3353         return ret;
3354 }
3355
3356 static int amd_iommu_map(struct iommu_domain *dom, unsigned long iova,
3357                          phys_addr_t paddr, size_t page_size, int iommu_prot)
3358 {
3359         struct protection_domain *domain = dom->priv;
3360         int prot = 0;
3361         int ret;
3362
3363         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3364                 return -EINVAL;
3365
3366         if (iommu_prot & IOMMU_READ)
3367                 prot |= IOMMU_PROT_IR;
3368         if (iommu_prot & IOMMU_WRITE)
3369                 prot |= IOMMU_PROT_IW;
3370
3371         mutex_lock(&domain->api_lock);
3372         ret = iommu_map_page(domain, iova, paddr, prot, page_size);
3373         mutex_unlock(&domain->api_lock);
3374
3375         return ret;
3376 }
3377
3378 static size_t amd_iommu_unmap(struct iommu_domain *dom, unsigned long iova,
3379                            size_t page_size)
3380 {
3381         struct protection_domain *domain = dom->priv;
3382         size_t unmap_size;
3383
3384         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3385                 return -EINVAL;
3386
3387         mutex_lock(&domain->api_lock);
3388         unmap_size = iommu_unmap_page(domain, iova, page_size);
3389         mutex_unlock(&domain->api_lock);
3390
3391         domain_flush_tlb_pde(domain);
3392
3393         return unmap_size;
3394 }
3395
3396 static phys_addr_t amd_iommu_iova_to_phys(struct iommu_domain *dom,
3397                                           dma_addr_t iova)
3398 {
3399         struct protection_domain *domain = dom->priv;
3400         unsigned long offset_mask;
3401         phys_addr_t paddr;
3402         u64 *pte, __pte;
3403
3404         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3405                 return iova;
3406
3407         pte = fetch_pte(domain, iova);
3408
3409         if (!pte || !IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
3410                 return 0;
3411
3412         if (PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0)
3413                 offset_mask = PAGE_SIZE - 1;
3414         else
3415                 offset_mask = PTE_PAGE_SIZE(*pte) - 1;
3416
3417         __pte = *pte & PM_ADDR_MASK;
3418         paddr = (__pte & ~offset_mask) | (iova & offset_mask);
3419
3420         return paddr;
3421 }
3422
3423 static int amd_iommu_domain_has_cap(struct iommu_domain *domain,
3424                                     unsigned long cap)
3425 {
3426         switch (cap) {
3427         case IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY:
3428                 return 1;
3429         case IOMMU_CAP_INTR_REMAP:
3430                 return irq_remapping_enabled;
3431         }
3432
3433         return 0;
3434 }
3435
3436 static struct iommu_ops amd_iommu_ops = {
3437         .domain_init = amd_iommu_domain_init,
3438         .domain_destroy = amd_iommu_domain_destroy,
3439         .attach_dev = amd_iommu_attach_device,
3440         .detach_dev = amd_iommu_detach_device,
3441         .map = amd_iommu_map,
3442         .unmap = amd_iommu_unmap,
3443         .iova_to_phys = amd_iommu_iova_to_phys,
3444         .domain_has_cap = amd_iommu_domain_has_cap,
3445         .pgsize_bitmap  = AMD_IOMMU_PGSIZES,
3446 };
3447
3448 /*****************************************************************************
3449  *
3450  * The next functions do a basic initialization of IOMMU for pass through
3451  * mode
3452  *
3453  * In passthrough mode the IOMMU is initialized and enabled but not used for
3454  * DMA-API translation.
3455  *
3456  *****************************************************************************/
3457
3458 int __init amd_iommu_init_passthrough(void)
3459 {
3460         struct iommu_dev_data *dev_data;
3461         struct pci_dev *dev = NULL;
3462         struct amd_iommu *iommu;
3463         u16 devid;
3464         int ret;
3465
3466         ret = alloc_passthrough_domain();
3467         if (ret)
3468                 return ret;
3469
3470         for_each_pci_dev(dev) {
3471                 if (!check_device(&dev->dev))
3472                         continue;
3473
3474                 dev_data = get_dev_data(&dev->dev);
3475                 dev_data->passthrough = true;
3476
3477                 devid = get_device_id(&dev->dev);
3478
3479                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3480                 if (!iommu)
3481                         continue;
3482
3483                 attach_device(&dev->dev, pt_domain);
3484         }
3485
3486         amd_iommu_stats_init();
3487
3488         pr_info("AMD-Vi: Initialized for Passthrough Mode\n");
3489
3490         return 0;
3491 }
3492
3493 /* IOMMUv2 specific functions */
3494 int amd_iommu_register_ppr_notifier(struct notifier_block *nb)
3495 {
3496         return atomic_notifier_chain_register(&ppr_notifier, nb);
3497 }
3498 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_register_ppr_notifier);
3499
3500 int amd_iommu_unregister_ppr_notifier(struct notifier_block *nb)
3501 {
3502         return atomic_notifier_chain_unregister(&ppr_notifier, nb);
3503 }
3504 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_unregister_ppr_notifier);
3505
3506 void amd_iommu_domain_direct_map(struct iommu_domain *dom)
3507 {
3508         struct protection_domain *domain = dom->priv;
3509         unsigned long flags;
3510
3511         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3512
3513         /* Update data structure */
3514         domain->mode    = PAGE_MODE_NONE;
3515         domain->updated = true;
3516
3517         /* Make changes visible to IOMMUs */
3518         update_domain(domain);
3519
3520         /* Page-table is not visible to IOMMU anymore, so free it */
3521         free_pagetable(domain);
3522
3523         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3524 }
3525 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_direct_map);
3526
3527 int amd_iommu_domain_enable_v2(struct iommu_domain *dom, int pasids)
3528 {
3529         struct protection_domain *domain = dom->priv;
3530         unsigned long flags;
3531         int levels, ret;
3532
3533         if (pasids <= 0 || pasids > (PASID_MASK + 1))
3534                 return -EINVAL;
3535
3536         /* Number of GCR3 table levels required */
3537         for (levels = 0; (pasids - 1) & ~0x1ff; pasids >>= 9)
3538                 levels += 1;
3539
3540         if (levels > amd_iommu_max_glx_val)
3541                 return -EINVAL;
3542
3543         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3544
3545         /*
3546          * Save us all sanity checks whether devices already in the
3547          * domain support IOMMUv2. Just force that the domain has no
3548          * devices attached when it is switched into IOMMUv2 mode.
3549          */
3550         ret = -EBUSY;
3551         if (domain->dev_cnt > 0 || domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
3552                 goto out;
3553
3554         ret = -ENOMEM;
3555         domain->gcr3_tbl = (void *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
3556         if (domain->gcr3_tbl == NULL)
3557                 goto out;
3558
3559         domain->glx      = levels;
3560         domain->flags   |= PD_IOMMUV2_MASK;
3561         domain->updated  = true;
3562
3563         update_domain(domain);
3564
3565         ret = 0;
3566
3567 out:
3568         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3569
3570         return ret;
3571 }
3572 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_enable_v2);
3573
3574 static int __flush_pasid(struct protection_domain *domain, int pasid,
3575                          u64 address, bool size)
3576 {
3577         struct iommu_dev_data *dev_data;
3578         struct iommu_cmd cmd;
3579         int i, ret;
3580
3581         if (!(domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK))
3582                 return -EINVAL;
3583
3584         build_inv_iommu_pasid(&cmd, domain->id, pasid, address, size);
3585
3586         /*
3587          * IOMMU TLB needs to be flushed before Device TLB to
3588          * prevent device TLB refill from IOMMU TLB
3589          */
3590         for (i = 0; i < amd_iommus_present; ++i) {
3591                 if (domain->dev_iommu[i] == 0)
3592                         continue;
3593
3594                 ret = iommu_queue_command(amd_iommus[i], &cmd);
3595                 if (ret != 0)
3596                         goto out;
3597         }
3598
3599         /* Wait until IOMMU TLB flushes are complete */
3600         domain_flush_complete(domain);
3601
3602         /* Now flush device TLBs */
3603         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
3604                 struct amd_iommu *iommu;
3605                 int qdep;
3606
3607                 BUG_ON(!dev_data->ats.enabled);
3608
3609                 qdep  = dev_data->ats.qdep;
3610                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
3611
3612                 build_inv_iotlb_pasid(&cmd, dev_data->devid, pasid,
3613                                       qdep, address, size);
3614
3615                 ret = iommu_queue_command(iommu, &cmd);
3616                 if (ret != 0)
3617                         goto out;
3618         }
3619
3620         /* Wait until all device TLBs are flushed */
3621         domain_flush_complete(domain);
3622
3623         ret = 0;
3624
3625 out:
3626
3627         return ret;
3628 }
3629
3630 static int __amd_iommu_flush_page(struct protection_domain *domain, int pasid,
3631                                   u64 address)
3632 {
3633         INC_STATS_COUNTER(invalidate_iotlb);
3634
3635         return __flush_pasid(domain, pasid, address, false);
3636 }
3637
3638 int amd_iommu_flush_page(struct iommu_domain *dom, int pasid,
3639                          u64 address)
3640 {
3641         struct protection_domain *domain = dom->priv;
3642         unsigned long flags;
3643         int ret;
3644
3645         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3646         ret = __amd_iommu_flush_page(domain, pasid, address);
3647         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3648
3649         return ret;
3650 }
3651 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_flush_page);
3652
3653 static int __amd_iommu_flush_tlb(struct protection_domain *domain, int pasid)
3654 {
3655         INC_STATS_COUNTER(invalidate_iotlb_all);
3656
3657         return __flush_pasid(domain, pasid, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS,
3658                              true);
3659 }
3660
3661 int amd_iommu_flush_tlb(struct iommu_domain *dom, int pasid)
3662 {
3663         struct protection_domain *domain = dom->priv;
3664         unsigned long flags;
3665         int ret;
3666
3667         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3668         ret = __amd_iommu_flush_tlb(domain, pasid);
3669         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3670
3671         return ret;
3672 }
3673 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_flush_tlb);
3674
3675 static u64 *__get_gcr3_pte(u64 *root, int level, int pasid, bool alloc)
3676 {
3677         int index;
3678         u64 *pte;
3679
3680         while (true) {
3681
3682                 index = (pasid >> (9 * level)) & 0x1ff;
3683                 pte   = &root[index];
3684
3685                 if (level == 0)
3686                         break;
3687
3688                 if (!(*pte & GCR3_VALID)) {
3689                         if (!alloc)
3690                                 return NULL;
3691
3692                         root = (void *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
3693                         if (root == NULL)
3694                                 return NULL;
3695
3696                         *pte = __pa(root) | GCR3_VALID;
3697                 }
3698
3699                 root = __va(*pte & PAGE_MASK);
3700
3701                 level -= 1;
3702         }
3703
3704         return pte;
3705 }
3706
3707 static int __set_gcr3(struct protection_domain *domain, int pasid,
3708                       unsigned long cr3)
3709 {
3710         u64 *pte;
3711
3712         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
3713                 return -EINVAL;
3714
3715         pte = __get_gcr3_pte(domain->gcr3_tbl, domain->glx, pasid, true);
3716         if (pte == NULL)
3717                 return -ENOMEM;
3718
3719         *pte = (cr3 & PAGE_MASK) | GCR3_VALID;
3720
3721         return __amd_iommu_flush_tlb(domain, pasid);
3722 }
3723
3724 static int __clear_gcr3(struct protection_domain *domain, int pasid)
3725 {
3726         u64 *pte;
3727
3728         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
3729                 return -EINVAL;
3730
3731         pte = __get_gcr3_pte(domain->gcr3_tbl, domain->glx, pasid, false);
3732         if (pte == NULL)
3733                 return 0;
3734
3735         *pte = 0;
3736
3737         return __amd_iommu_flush_tlb(domain, pasid);
3738 }
3739
3740 int amd_iommu_domain_set_gcr3(struct iommu_domain *dom, int pasid,
3741                               unsigned long cr3)
3742 {
3743         struct protection_domain *domain = dom->priv;
3744         unsigned long flags;
3745         int ret;
3746
3747         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3748         ret = __set_gcr3(domain, pasid, cr3);
3749         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3750
3751         return ret;
3752 }
3753 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_set_gcr3);
3754
3755 int amd_iommu_domain_clear_gcr3(struct iommu_domain *dom, int pasid)
3756 {
3757         struct protection_domain *domain = dom->priv;
3758         unsigned long flags;
3759         int ret;
3760
3761         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3762         ret = __clear_gcr3(domain, pasid);
3763         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3764
3765         return ret;
3766 }
3767 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_clear_gcr3);
3768
3769 int amd_iommu_complete_ppr(struct pci_dev *pdev, int pasid,
3770                            int status, int tag)
3771 {
3772         struct iommu_dev_data *dev_data;
3773         struct amd_iommu *iommu;
3774         struct iommu_cmd cmd;
3775
3776         INC_STATS_COUNTER(complete_ppr);
3777
3778         dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
3779         iommu    = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
3780
3781         build_complete_ppr(&cmd, dev_data->devid, pasid, status,
3782                            tag, dev_data->pri_tlp);
3783
3784         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
3785 }
3786 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_complete_ppr);
3787
3788 struct iommu_domain *amd_iommu_get_v2_domain(struct pci_dev *pdev)
3789 {
3790         struct protection_domain *domain;
3791
3792         domain = get_domain(&pdev->dev);
3793         if (IS_ERR(domain))
3794                 return NULL;
3795
3796         /* Only return IOMMUv2 domains */
3797         if (!(domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK))
3798                 return NULL;
3799
3800         return domain->iommu_domain;
3801 }
3802 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_get_v2_domain);
3803
3804 void amd_iommu_enable_device_erratum(struct pci_dev *pdev, u32 erratum)
3805 {
3806         struct iommu_dev_data *dev_data;
3807
3808         if (!amd_iommu_v2_supported())
3809                 return;
3810
3811         dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
3812         dev_data->errata |= (1 << erratum);
3813 }
3814 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_enable_device_erratum);
3815
3816 int amd_iommu_device_info(struct pci_dev *pdev,
3817                           struct amd_iommu_device_info *info)
3818 {
3819         int max_pasids;
3820         int pos;
3821
3822         if (pdev == NULL || info == NULL)
3823                 return -EINVAL;
3824
3825         if (!amd_iommu_v2_supported())
3826                 return -EINVAL;
3827
3828         memset(info, 0, sizeof(*info));
3829
3830         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_ATS);
3831         if (pos)
3832                 info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_ATS_SUP;
3833
3834         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PRI);
3835         if (pos)
3836                 info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_PRI_SUP;
3837
3838         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PASID);
3839         if (pos) {
3840                 int features;
3841
3842                 max_pasids = 1 << (9 * (amd_iommu_max_glx_val + 1));
3843                 max_pasids = min(max_pasids, (1 << 20));
3844
3845                 info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_PASID_SUP;
3846                 info->max_pasids = min(pci_max_pasids(pdev), max_pasids);
3847
3848                 features = pci_pasid_features(pdev);
3849                 if (features & PCI_PASID_CAP_EXEC)
3850                         info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_EXEC_SUP;
3851                 if (features & PCI_PASID_CAP_PRIV)
3852                         info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_PRIV_SUP;
3853         }
3854
3855         return 0;
3856 }
3857 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_device_info);
3858
3859 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
3860
3861 /*****************************************************************************
3862  *
3863  * Interrupt Remapping Implementation
3864  *
3865  *****************************************************************************/
3866
3867 union irte {
3868         u32 val;
3869         struct {
3870                 u32 valid       : 1,
3871                     no_fault    : 1,
3872                     int_type    : 3,
3873                     rq_eoi      : 1,
3874                     dm          : 1,
3875                     rsvd_1      : 1,
3876                     destination : 8,
3877                     vector      : 8,
3878                     rsvd_2      : 8;
3879         } fields;
3880 };
3881
3882 #define DTE_IRQ_PHYS_ADDR_MASK  (((1ULL << 45)-1) << 6)
3883 #define DTE_IRQ_REMAP_INTCTL    (2ULL << 60)
3884 #define DTE_IRQ_TABLE_LEN       (8ULL << 1)
3885 #define DTE_IRQ_REMAP_ENABLE    1ULL
3886
3887 static void set_dte_irq_entry(u16 devid, struct irq_remap_table *table)
3888 {
3889         u64 dte;
3890
3891         dte     = amd_iommu_dev_table[devid].data[2];
3892         dte     &= ~DTE_IRQ_PHYS_ADDR_MASK;
3893         dte     |= virt_to_phys(table->table);
3894         dte     |= DTE_IRQ_REMAP_INTCTL;
3895         dte     |= DTE_IRQ_TABLE_LEN;
3896         dte     |= DTE_IRQ_REMAP_ENABLE;
3897
3898         amd_iommu_dev_table[devid].data[2] = dte;
3899 }
3900
3901 #define IRTE_ALLOCATED (~1U)
3902
3903 static struct irq_remap_table *get_irq_table(u16 devid, bool ioapic)
3904 {
3905         struct irq_remap_table *table = NULL;
3906         struct amd_iommu *iommu;
3907         unsigned long flags;
3908         u16 alias;
3909
3910         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
3911
3912         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3913         if (!iommu)
3914                 goto out_unlock;
3915
3916         table = irq_lookup_table[devid];
3917         if (table)
3918                 goto out;
3919
3920         alias = amd_iommu_alias_table[devid];
3921         table = irq_lookup_table[alias];
3922         if (table) {
3923                 irq_lookup_table[devid] = table;
3924                 set_dte_irq_entry(devid, table);
3925                 iommu_flush_dte(iommu, devid);
3926                 goto out;
3927         }
3928
3929         /* Nothing there yet, allocate new irq remapping table */
3930         table = kzalloc(sizeof(*table), GFP_ATOMIC);
3931         if (!table)
3932                 goto out;
3933
3934         /* Initialize table spin-lock */
3935         spin_lock_init(&table->lock);
3936
3937         if (ioapic)
3938                 /* Keep the first 32 indexes free for IOAPIC interrupts */
3939                 table->min_index = 32;
3940
3941         table->table = kmem_cache_alloc(amd_iommu_irq_cache, GFP_ATOMIC);
3942         if (!table->table) {
3943                 kfree(table);
3944                 table = NULL;
3945                 goto out;
3946         }
3947
3948         memset(table->table, 0, MAX_IRQS_PER_TABLE * sizeof(u32));
3949
3950         if (ioapic) {
3951                 int i;
3952
3953                 for (i = 0; i < 32; ++i)
3954                         table->table[i] = IRTE_ALLOCATED;
3955         }
3956
3957         irq_lookup_table[devid] = table;
3958         set_dte_irq_entry(devid, table);
3959         iommu_flush_dte(iommu, devid);
3960         if (devid != alias) {
3961                 irq_lookup_table[alias] = table;
3962                 set_dte_irq_entry(devid, table);
3963                 iommu_flush_dte(iommu, alias);
3964         }
3965
3966 out:
3967         iommu_completion_wait(iommu);
3968
3969 out_unlock:
3970         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
3971
3972         return table;
3973 }
3974
3975 static int alloc_irq_index(struct irq_cfg *cfg, u16 devid, int count)
3976 {
3977         struct irq_remap_table *table;
3978         unsigned long flags;
3979         int index, c;
3980
3981         table = get_irq_table(devid, false);
3982         if (!table)
3983                 return -ENODEV;
3984
3985         spin_lock_irqsave(&table->lock, flags);
3986
3987         /* Scan table for free entries */
3988         for (c = 0, index = table->min_index;
3989              index < MAX_IRQS_PER_TABLE;
3990              ++index) {
3991                 if (table->table[index] == 0)
3992                         c += 1;
3993                 else
3994                         c = 0;
3995
3996                 if (c == count) {
3997                         struct irq_2_irte *irte_info;
3998
3999                         for (; c != 0; --c)
4000                                 table->table[index - c + 1] = IRTE_ALLOCATED;
4001
4002                         index -= count - 1;
4003
4004                         cfg->remapped         = 1;
4005                         irte_info             = &cfg->irq_2_irte;
4006                         irte_info->devid      = devid;
4007                         irte_info->index      = index;
4008
4009                         goto out;
4010                 }
4011         }
4012
4013         index = -ENOSPC;
4014
4015 out:
4016         spin_unlock_irqrestore(&table->lock, flags);
4017
4018         return index;
4019 }
4020
4021 static int get_irte(u16 devid, int index, union irte *irte)
4022 {
4023         struct irq_remap_table *table;
4024         unsigned long flags;
4025
4026         table = get_irq_table(devid, false);
4027         if (!table)
4028                 return -ENOMEM;
4029
4030         spin_lock_irqsave(&table->lock, flags);
4031         irte->val = table->table[index];
4032         spin_unlock_irqrestore(&table->lock, flags);
4033
4034         return 0;
4035 }
4036
4037 static int modify_irte(u16 devid, int index, union irte irte)
4038 {
4039         struct irq_remap_table *table;
4040         struct amd_iommu *iommu;
4041         unsigned long flags;
4042
4043         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
4044         if (iommu == NULL)
4045                 return -EINVAL;
4046
4047         table = get_irq_table(devid, false);
4048         if (!table)
4049                 return -ENOMEM;
4050
4051         spin_lock_irqsave(&table->lock, flags);
4052         table->table[index] = irte.val;
4053         spin_unlock_irqrestore(&table->lock, flags);
4054
4055         iommu_flush_irt(iommu, devid);
4056         iommu_completion_wait(iommu);
4057
4058         return 0;
4059 }
4060
4061 static void free_irte(u16 devid, int index)
4062 {
4063         struct irq_remap_table *table;
4064         struct amd_iommu *iommu;
4065         unsigned long flags;
4066
4067         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
4068         if (iommu == NULL)
4069                 return;
4070
4071         table = get_irq_table(devid, false);
4072         if (!table)
4073                 return;
4074
4075         spin_lock_irqsave(&table->lock, flags);
4076         table->table[index] = 0;
4077         spin_unlock_irqrestore(&table->lock, flags);
4078
4079         iommu_flush_irt(iommu, devid);
4080         iommu_completion_wait(iommu);
4081 }
4082
4083 static int setup_ioapic_entry(int irq, struct IO_APIC_route_entry *entry,
4084                               unsigned int destination, int vector,
4085                               struct io_apic_irq_attr *attr)
4086 {
4087         struct irq_remap_table *table;
4088         struct irq_2_irte *irte_info;
4089         struct irq_cfg *cfg;
4090         union irte irte;
4091         int ioapic_id;
4092         int index;
4093         int devid;
4094         int ret;
4095
4096         cfg = irq_get_chip_data(irq);
4097         if (!cfg)
4098                 return -EINVAL;
4099
4100         irte_info = &cfg->irq_2_irte;
4101         ioapic_id = mpc_ioapic_id(attr->ioapic);
4102         devid     = get_ioapic_devid(ioapic_id);
4103
4104         if (devid < 0)
4105                 return devid;
4106
4107         table = get_irq_table(devid, true);
4108         if (table == NULL)
4109                 return -ENOMEM;
4110
4111         index = attr->ioapic_pin;
4112
4113         /* Setup IRQ remapping info */
4114         cfg->remapped         = 1;
4115         irte_info->devid      = devid;
4116         irte_info->index      = index;
4117
4118         /* Setup IRTE for IOMMU */
4119         irte.val                = 0;
4120         irte.fields.vector      = vector;
4121         irte.fields.int_type    = apic->irq_delivery_mode;
4122         irte.fields.destination = destination;
4123         irte.fields.dm          = apic->irq_dest_mode;
4124         irte.fields.valid       = 1;
4125
4126         ret = modify_irte(devid, index, irte);
4127         if (ret)
4128                 return ret;
4129
4130         /* Setup IOAPIC entry */
4131         memset(entry, 0, sizeof(*entry));
4132
4133         entry->vector        = index;
4134         entry->mask          = 0;
4135         entry->trigger       = attr->trigger;
4136         entry->polarity      = attr->polarity;
4137
4138         /*
4139          * Mask level triggered irqs.
4140          */
4141         if (attr->trigger)
4142                 entry->mask = 1;
4143
4144         return 0;
4145 }
4146
4147 static int set_affinity(struct irq_data *data, const struct cpumask *mask,
4148                         bool force)
4149 {
4150         struct irq_2_irte *irte_info;
4151         unsigned int dest, irq;
4152         struct irq_cfg *cfg;
4153         union irte irte;
4154         int err;
4155
4156         if (!config_enabled(CONFIG_SMP))
4157                 return -1;
4158
4159         cfg       = data->chip_data;
4160         irq       = data->irq;
4161         irte_info = &cfg->irq_2_irte;
4162
4163         if (!cpumask_intersects(mask, cpu_online_mask))
4164                 return -EINVAL;
4165
4166         if (get_irte(irte_info->devid, irte_info->index, &irte))
4167                 return -EBUSY;
4168
4169         if (assign_irq_vector(irq, cfg, mask))
4170                 return -EBUSY;
4171
4172         err = apic->cpu_mask_to_apicid_and(cfg->domain, mask, &dest);
4173         if (err) {
4174                 if (assign_irq_vector(irq, cfg, data->affinity))
4175                         pr_err("AMD-Vi: Failed to recover vector for irq %d\n", irq);
4176                 return err;
4177         }
4178
4179         irte.fields.vector      = cfg->vector;
4180         irte.fields.destination = dest;
4181
4182         modify_irte(irte_info->devid, irte_info->index, irte);
4183
4184         if (cfg->move_in_progress)
4185                 send_cleanup_vector(cfg);
4186
4187         cpumask_copy(data->affinity, mask);
4188
4189         return 0;
4190 }
4191
4192 static int free_irq(int irq)
4193 {
4194         struct irq_2_irte *irte_info;
4195         struct irq_cfg *cfg;
4196
4197         cfg = irq_get_chip_data(irq);
4198         if (!cfg)
4199                 return -EINVAL;
4200
4201         irte_info = &cfg->irq_2_irte;
4202
4203         free_irte(irte_info->devid, irte_info->index);
4204
4205         return 0;
4206 }
4207
4208 static void compose_msi_msg(struct pci_dev *pdev,
4209                             unsigned int irq, unsigned int dest,
4210                             struct msi_msg *msg, u8 hpet_id)
4211 {
4212         struct irq_2_irte *irte_info;
4213         struct irq_cfg *cfg;
4214         union irte irte;
4215
4216         cfg = irq_get_chip_data(irq);
4217         if (!cfg)
4218                 return;
4219
4220         irte_info = &cfg->irq_2_irte;
4221
4222         irte.val                = 0;
4223         irte.fields.vector      = cfg->vector;
4224         irte.fields.int_type    = apic->irq_delivery_mode;
4225         irte.fields.destination = dest;
4226         irte.fields.dm          = apic->irq_dest_mode;
4227         irte.fields.valid       = 1;
4228
4229         modify_irte(irte_info->devid, irte_info->index, irte);
4230
4231         msg->address_hi = MSI_ADDR_BASE_HI;
4232         msg->address_lo = MSI_ADDR_BASE_LO;
4233         msg->data       = irte_info->index;
4234 }
4235
4236 static int msi_alloc_irq(struct pci_dev *pdev, int irq, int nvec)
4237 {
4238         struct irq_cfg *cfg;
4239         int index;
4240         u16 devid;
4241
4242         if (!pdev)
4243                 return -EINVAL;
4244
4245         cfg = irq_get_chip_data(irq);
4246         if (!cfg)
4247                 return -EINVAL;
4248
4249         devid = get_device_id(&pdev->dev);
4250         index = alloc_irq_index(cfg, devid, nvec);
4251
4252         return index < 0 ? MAX_IRQS_PER_TABLE : index;
4253 }
4254
4255 static int msi_setup_irq(struct pci_dev *pdev, unsigned int irq,
4256                          int index, int offset)
4257 {
4258         struct irq_2_irte *irte_info;
4259         struct irq_cfg *cfg;
4260         u16 devid;
4261
4262         if (!pdev)
4263                 return -EINVAL;
4264
4265         cfg = irq_get_chip_data(irq);
4266         if (!cfg)
4267                 return -EINVAL;
4268
4269         if (index >= MAX_IRQS_PER_TABLE)
4270                 return 0;
4271
4272         devid           = get_device_id(&pdev->dev);
4273         irte_info       = &cfg->irq_2_irte;
4274
4275         cfg->remapped         = 1;
4276         irte_info->devid      = devid;
4277         irte_info->index      = index + offset;
4278
4279         return 0;
4280 }
4281
4282 static int setup_hpet_msi(unsigned int irq, unsigned int id)
4283 {
4284         struct irq_2_irte *irte_info;
4285         struct irq_cfg *cfg;
4286         int index, devid;
4287
4288         cfg = irq_get_chip_data(irq);
4289         if (!cfg)
4290                 return -EINVAL;
4291
4292         irte_info = &cfg->irq_2_irte;
4293         devid     = get_hpet_devid(id);
4294         if (devid < 0)
4295                 return devid;
4296
4297         index = alloc_irq_index(cfg, devid, 1);
4298         if (index < 0)
4299                 return index;
4300
4301         cfg->remapped         = 1;
4302         irte_info->devid      = devid;
4303         irte_info->index      = index;
4304
4305         return 0;
4306 }
4307
4308 struct irq_remap_ops amd_iommu_irq_ops = {
4309         .supported              = amd_iommu_supported,
4310         .prepare                = amd_iommu_prepare,
4311         .enable                 = amd_iommu_enable,
4312         .disable                = amd_iommu_disable,
4313         .reenable               = amd_iommu_reenable,
4314         .enable_faulting        = amd_iommu_enable_faulting,
4315         .setup_ioapic_entry     = setup_ioapic_entry,
4316         .set_affinity           = set_affinity,
4317         .free_irq               = free_irq,
4318         .compose_msi_msg        = compose_msi_msg,
4319         .msi_alloc_irq          = msi_alloc_irq,
4320         .msi_setup_irq          = msi_setup_irq,
4321         .setup_hpet_msi         = setup_hpet_msi,
4322 };
4323 #endif