arch/arm/mm/dma-mapping.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
   4  *
   5  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
   6  *
   7  *  DMA uncached mapping support.
   8  */
   9 #include <linux/module.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/genalloc.h>
  12 #include <linux/gfp.h>
  13 #include <linux/errno.h>
  14 #include <linux/list.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/device.h>
  17 #include <linux/dma-mapping.h>
  18 #include <linux/dma-contiguous.h>
  19 #include <linux/highmem.h>
  20 #include <linux/memblock.h>
  21 #include <linux/slab.h>
  22 #include <linux/iommu.h>
  23 #include <linux/io.h>
  24 #include <linux/vmalloc.h>
  25 #include <linux/sizes.h>
  26 #include <linux/cma.h>
  27
  28 #include <asm/memory.h>
  29 #include <asm/highmem.h>
  30 #include <asm/cacheflush.h>
  31 #include <asm/tlbflush.h>
  32 #include <asm/mach/arch.h>
  33 #include <asm/dma-iommu.h>
  34 #include <asm/mach/map.h>
  35 #include <asm/system_info.h>
  36 #include <asm/dma-contiguous.h>
  37
  38 #include "dma.h"
  39 #include "mm.h"
  40
  41 struct arm_dma_alloc_args {
  42         struct device *dev;
  43         size_t size;
  44         gfp_t gfp;
  45         pgprot_t prot;
  46         const void *caller;
  47         bool want_vaddr;
  48         int coherent_flag;
  49 };
  50
  51 struct arm_dma_free_args {
  52         struct device *dev;
  53         size_t size;
  54         void *cpu_addr;
  55         struct page *page;
  56         bool want_vaddr;
  57 };
  58
  59 #define NORMAL      0
  60 #define COHERENT    1
  61
  62 struct arm_dma_allocator {
  63         void *(*alloc)(struct arm_dma_alloc_args *args,
  64                        struct page **ret_page);
  65         void (*free)(struct arm_dma_free_args *args);
  66 };
  67
  68 struct arm_dma_buffer {
  69         struct list_head list;
  70         void *virt;
  71         struct arm_dma_allocator *allocator;
  72 };
  73
  74 static LIST_HEAD(arm_dma_bufs);
  75 static DEFINE_SPINLOCK(arm_dma_bufs_lock);
  76
  77 static struct arm_dma_buffer *arm_dma_buffer_find(void *virt)
  78 {
  79         struct arm_dma_buffer *buf, *found = NULL;
  80         unsigned long flags;
  81
  82         spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
  83         list_for_each_entry(buf, &arm_dma_bufs, list) {
  84                 if (buf->virt == virt) {
  85                         list_del(&buf->list);
  86                         found = buf;
  87                         break;
  88                 }
  89         }
  90         spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
  91         return found;
  92 }
  93
  94 /*
  95  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
  96  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
  97  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
  98  * represent the transitions between these two ownership states.
  99  *
 100  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
 101  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
 102  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
 103  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
 104  *
 105  */
 106 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
 107                 size_t, enum dma_data_direction);
 108 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
 109                 size_t, enum dma_data_direction);
 110
 111 /**
 112  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
 113  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 114  * @page: page that buffer resides in
 115  * @offset: offset into page for start of buffer
 116  * @size: size of buffer to map
 117  * @dir: DMA transfer direction
 118  *
 119  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
 120  * or written back.
 121  *
 122  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
 123  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
 124  */
 125 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
 126              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
 127              unsigned long attrs)
 128 {
 129         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
 130                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
 131         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
 132 }
 133
 134 static dma_addr_t arm_coherent_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
 135              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
 136              unsigned long attrs)
 137 {
 138         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
 139 }
 140
 141 /**
 142  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
 143  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 144  * @handle: DMA address of buffer
 145  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
 146  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
 147  *
 148  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
 149  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
 150  * All other usages are undefined.
 151  *
 152  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
 153  * whatever the device wrote there.
 154  */
 155 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
 156                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 157 {
 158         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
 159                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
 160                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
 161 }
 162
 163 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
 164                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
 165 {
 166         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
 167         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
 168         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
 169 }
 170
 171 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
 172                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
 173 {
 174         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
 175         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
 176         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
 177 }
 178
 179 const struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
 180         .alloc                  = arm_dma_alloc,
 181         .free                   = arm_dma_free,
 182         .mmap                   = arm_dma_mmap,
 183         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
 184         .map_page               = arm_dma_map_page,
 185         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
 186         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
 187         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
 188         .map_resource           = dma_direct_map_resource,
 189         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
 190         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
 191         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
 192         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
 193         .dma_supported          = arm_dma_supported,
 194 };
 195 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
 196
 197 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
 198         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs);
 199 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 200                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs);
 201 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 202                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 203                  unsigned long attrs);
 204
 205 const struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
 206         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
 207         .free                   = arm_coherent_dma_free,
 208         .mmap                   = arm_coherent_dma_mmap,
 209         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
 210         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
 211         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
 212         .map_resource           = dma_direct_map_resource,
 213         .dma_supported          = arm_dma_supported,
 214 };
 215 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
 216
 217 static int __dma_supported(struct device *dev, u64 mask, bool warn)
 218 {
 219         unsigned long max_dma_pfn;
 220
 221         /*
 222          * If the mask allows for more memory than we can address,
 223          * and we actually have that much memory, then we must
 224          * indicate that DMA to this device is not supported.
 225          */
 226         if (sizeof(mask) != sizeof(dma_addr_t) &&
 227             mask > (dma_addr_t)~0 &&
 228             dma_to_pfn(dev, ~0) < max_pfn - 1) {
 229                 if (warn) {
 230                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx is larger than dma_addr_t allows\n",
 231                                  mask);
 232                         dev_warn(dev, "Driver did not use or check the return value from dma_set_coherent_mask()?\n");
 233                 }
 234                 return 0;
 235         }
 236
 237         max_dma_pfn = min(max_pfn, arm_dma_pfn_limit);
 238
 239         /*
 240          * Translate the device's DMA mask to a PFN limit.  This
 241          * PFN number includes the page which we can DMA to.
 242          */
 243         if (dma_to_pfn(dev, mask) < max_dma_pfn) {
 244                 if (warn)
 245                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx (pfn %#lx-%#lx) covers a smaller range of system memory than the DMA zone pfn 0x0-%#lx\n",
 246                                  mask,
 247                                  dma_to_pfn(dev, 0), dma_to_pfn(dev, mask) + 1,
 248                                  max_dma_pfn + 1);
 249                 return 0;
 250         }
 251
 252         return 1;
 253 }
 254
 255 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
 256 {
 257         u64 mask = (u64)DMA_BIT_MASK(32);
 258
 259         if (dev) {
 260                 mask = dev->coherent_dma_mask;
 261
 262                 /*
 263                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
 264                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
 265                  */
 266                 if (mask == 0) {
 267                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
 268                         return 0;
 269                 }
 270
 271                 if (!__dma_supported(dev, mask, true))
 272                         return 0;
 273         }
 274
 275         return mask;
 276 }
 277
 278 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size, int coherent_flag)
 279 {
 280         /*
 281          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
 282          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
 283          */
 284         if (PageHighMem(page)) {
 285                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
 286                 phys_addr_t end = base + size;
 287                 while (size > 0) {
 288                         void *ptr = kmap_atomic(page);
 289                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
 290                         if (coherent_flag != COHERENT)
 291                                 dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
 292                         kunmap_atomic(ptr);
 293                         page++;
 294                         size -= PAGE_SIZE;
 295                 }
 296                 if (coherent_flag != COHERENT)
 297                         outer_flush_range(base, end);
 298         } else {
 299                 void *ptr = page_address(page);
 300                 memset(ptr, 0, size);
 301                 if (coherent_flag != COHERENT) {
 302                         dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
 303                         outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
 304                 }
 305         }
 306 }
 307
 308 /*
 309  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
 310  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
 311  */
 312 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
 313                                        gfp_t gfp, int coherent_flag)
 314 {
 315         unsigned long order = get_order(size);
 316         struct page *page, *p, *e;
 317
 318         page = alloc_pages(gfp, order);
 319         if (!page)
 320                 return NULL;
 321
 322         /*
 323          * Now split the huge page and free the excess pages
 324          */
 325         split_page(page, order);
 326         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
 327                 __free_page(p);
 328
 329         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
 330
 331         return page;
 332 }
 333
 334 /*
 335  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
 336  */
 337 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
 338 {
 339         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
 340
 341         while (page < e) {
 342                 __free_page(page);
 343                 page++;
 344         }
 345 }
 346
 347 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 348                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 349                                      const void *caller, bool want_vaddr,
 350                                      int coherent_flag, gfp_t gfp);
 351
 352 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 353                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 354                                  const void *caller, bool want_vaddr);
 355
 356 static void *
 357 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
 358         const void *caller)
 359 {
 360         /*
 361          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
 362          * set VM_USERMAP flags too.
 363          */
 364         return dma_common_contiguous_remap(page, size,
 365                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
 366                         prot, caller);
 367 }
 368
 369 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
 370 {
 371         dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
 372                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
 373 }
 374
 375 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
 376 static struct gen_pool *atomic_pool __ro_after_init;
 377
 378 static size_t atomic_pool_size __initdata = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE;
 379
 380 static int __init early_coherent_pool(char *p)
 381 {
 382         atomic_pool_size = memparse(p, &p);
 383         return 0;
 384 }
 385 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
 386
 387 /*
 388  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
 389  */
 390 static int __init atomic_pool_init(void)
 391 {
 392         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(PAGE_KERNEL);
 393         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
 394         struct page *page;
 395         void *ptr;
 396
 397         atomic_pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, -1);
 398         if (!atomic_pool)
 399                 goto out;
 400         /*
 401          * The atomic pool is only used for non-coherent allocations
 402          * so we must pass NORMAL for coherent_flag.
 403          */
 404         if (dev_get_cma_area(NULL))
 405                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, atomic_pool_size, prot,
 406                                       &page, atomic_pool_init, true, NORMAL,
 407                                       GFP_KERNEL);
 408         else
 409                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, atomic_pool_size, gfp, prot,
 410                                            &page, atomic_pool_init, true);
 411         if (ptr) {
 412                 int ret;
 413
 414                 ret = gen_pool_add_virt(atomic_pool, (unsigned long)ptr,
 415                                         page_to_phys(page),
 416                                         atomic_pool_size, -1);
 417                 if (ret)
 418                         goto destroy_genpool;
 419
 420                 gen_pool_set_algo(atomic_pool,
 421                                 gen_pool_first_fit_order_align,
 422                                 NULL);
 423                 pr_info("DMA: preallocated %zu KiB pool for atomic coherent allocations\n",
 424                        atomic_pool_size / 1024);
 425                 return 0;
 426         }
 427
 428 destroy_genpool:
 429         gen_pool_destroy(atomic_pool);
 430         atomic_pool = NULL;
 431 out:
 432         pr_err("DMA: failed to allocate %zu KiB pool for atomic coherent allocation\n",
 433                atomic_pool_size / 1024);
 434         return -ENOMEM;
 435 }
 436 /*
 437  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
 438  */
 439 postcore_initcall(atomic_pool_init);
 440
 441 struct dma_contig_early_reserve {
 442         phys_addr_t base;
 443         unsigned long size;
 444 };
 445
 446 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
 447
 448 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
 449
 450 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
 451 {
 452         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
 453         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
 454         dma_mmu_remap_num++;
 455 }
 456
 457 void __init dma_contiguous_remap(void)
 458 {
 459         int i;
 460         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
 461                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
 462                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
 463                 struct map_desc map;
 464                 unsigned long addr;
 465
 466                 if (end > arm_lowmem_limit)
 467                         end = arm_lowmem_limit;
 468                 if (start >= end)
 469                         continue;
 470
 471                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
 472                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
 473                 map.length = end - start;
 474                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
 475
 476                 /*
 477                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
 478                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
 479                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
 480                  *
 481                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
 482                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
 483                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
 484                  */
 485                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
 486                      addr += PMD_SIZE)
 487                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
 488
 489                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
 490                                        __phys_to_virt(end));
 491
 492                 iotable_init(&map, 1);
 493         }
 494 }
 495
 496 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
 497                             void *data)
 498 {
 499         struct page *page = virt_to_page(addr);
 500         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
 501
 502         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
 503         return 0;
 504 }
 505
 506 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
 507 {
 508         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
 509         unsigned end = start + size;
 510
 511         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
 512         flush_tlb_kernel_range(start, end);
 513 }
 514
 515 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 516                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 517                                  const void *caller, bool want_vaddr)
 518 {
 519         struct page *page;
 520         void *ptr = NULL;
 521         /*
 522          * __alloc_remap_buffer is only called when the device is
 523          * non-coherent
 524          */
 525         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, NORMAL);
 526         if (!page)
 527                 return NULL;
 528         if (!want_vaddr)
 529                 goto out;
 530
 531         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
 532         if (!ptr) {
 533                 __dma_free_buffer(page, size);
 534                 return NULL;
 535         }
 536
 537  out:
 538         *ret_page = page;
 539         return ptr;
 540 }
 541
 542 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
 543 {
 544         unsigned long val;
 545         void *ptr = NULL;
 546
 547         if (!atomic_pool) {
 548                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
 549                 return NULL;
 550         }
 551
 552         val = gen_pool_alloc(atomic_pool, size);
 553         if (val) {
 554                 phys_addr_t phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, val);
 555
 556                 *ret_page = phys_to_page(phys);
 557                 ptr = (void *)val;
 558         }
 559
 560         return ptr;
 561 }
 562
 563 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
 564 {
 565         return addr_in_gen_pool(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
 566 }
 567
 568 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
 569 {
 570         if (!__in_atomic_pool(start, size))
 571                 return 0;
 572
 573         gen_pool_free(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
 574
 575         return 1;
 576 }
 577
 578 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 579                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 580                                      const void *caller, bool want_vaddr,
 581                                      int coherent_flag, gfp_t gfp)
 582 {
 583         unsigned long order = get_order(size);
 584         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
 585         struct page *page;
 586         void *ptr = NULL;
 587
 588         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order, gfp & __GFP_NOWARN);
 589         if (!page)
 590                 return NULL;
 591
 592         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
 593
 594         if (!want_vaddr)
 595                 goto out;
 596
 597         if (PageHighMem(page)) {
 598                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
 599                 if (!ptr) {
 600                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
 601                         return NULL;
 602                 }
 603         } else {
 604                 __dma_remap(page, size, prot);
 605                 ptr = page_address(page);
 606         }
 607
 608  out:
 609         *ret_page = page;
 610         return ptr;
 611 }
 612
 613 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
 614                                    void *cpu_addr, size_t size, bool want_vaddr)
 615 {
 616         if (want_vaddr) {
 617                 if (PageHighMem(page))
 618                         __dma_free_remap(cpu_addr, size);
 619                 else
 620                         __dma_remap(page, size, PAGE_KERNEL);
 621         }
 622         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
 623 }
 624
 625 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(unsigned long attrs, pgprot_t prot)
 626 {
 627         prot = (attrs & DMA_ATTR_WRITE_COMBINE) ?
 628                         pgprot_writecombine(prot) :
 629                         pgprot_dmacoherent(prot);
 630         return prot;
 631 }
 632
 633 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 634                                    struct page **ret_page)
 635 {
 636         struct page *page;
 637         /* __alloc_simple_buffer is only called when the device is coherent */
 638         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, COHERENT);
 639         if (!page)
 640                 return NULL;
 641
 642         *ret_page = page;
 643         return page_address(page);
 644 }
 645
 646 static void *simple_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
 647                                     struct page **ret_page)
 648 {
 649         return __alloc_simple_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
 650                                      ret_page);
 651 }
 652
 653 static void simple_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
 654 {
 655         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
 656 }
 657
 658 static struct arm_dma_allocator simple_allocator = {
 659         .alloc = simple_allocator_alloc,
 660         .free = simple_allocator_free,
 661 };
 662
 663 static void *cma_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
 664                                  struct page **ret_page)
 665 {
 666         return __alloc_from_contiguous(args->dev, args->size, args->prot,
 667                                        ret_page, args->caller,
 668                                        args->want_vaddr, args->coherent_flag,
 669                                        args->gfp);
 670 }
 671
 672 static void cma_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
 673 {
 674         __free_from_contiguous(args->dev, args->page, args->cpu_addr,
 675                                args->size, args->want_vaddr);
 676 }
 677
 678 static struct arm_dma_allocator cma_allocator = {
 679         .alloc = cma_allocator_alloc,
 680         .free = cma_allocator_free,
 681 };
 682
 683 static void *pool_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
 684                                   struct page **ret_page)
 685 {
 686         return __alloc_from_pool(args->size, ret_page);
 687 }
 688
 689 static void pool_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
 690 {
 691         __free_from_pool(args->cpu_addr, args->size);
 692 }
 693
 694 static struct arm_dma_allocator pool_allocator = {
 695         .alloc = pool_allocator_alloc,
 696         .free = pool_allocator_free,
 697 };
 698
 699 static void *remap_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
 700                                    struct page **ret_page)
 701 {
 702         return __alloc_remap_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
 703                                     args->prot, ret_page, args->caller,
 704                                     args->want_vaddr);
 705 }
 706
 707 static void remap_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
 708 {
 709         if (args->want_vaddr)
 710                 __dma_free_remap(args->cpu_addr, args->size);
 711
 712         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
 713 }
 714
 715 static struct arm_dma_allocator remap_allocator = {
 716         .alloc = remap_allocator_alloc,
 717         .free = remap_allocator_free,
 718 };
 719
 720 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 721                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent,
 722                          unsigned long attrs, const void *caller)
 723 {
 724         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
 725         struct page *page = NULL;
 726         void *addr;
 727         bool allowblock, cma;
 728         struct arm_dma_buffer *buf;
 729         struct arm_dma_alloc_args args = {
 730                 .dev = dev,
 731                 .size = PAGE_ALIGN(size),
 732                 .gfp = gfp,
 733                 .prot = prot,
 734                 .caller = caller,
 735                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
 736                 .coherent_flag = is_coherent ? COHERENT : NORMAL,
 737         };
 738
 739 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
 740         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
 741         if (limit && size >= limit) {
 742                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
 743                         size, mask);
 744                 return NULL;
 745         }
 746 #endif
 747
 748         if (!mask)
 749                 return NULL;
 750
 751         buf = kzalloc(sizeof(*buf),
 752                       gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_DMA32 | __GFP_HIGHMEM));
 753         if (!buf)
 754                 return NULL;
 755
 756         if (mask < 0xffffffffULL)
 757                 gfp |= GFP_DMA;
 758
 759         /*
 760          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
 761          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
 762          * handle them.  The real problem is that this flag probably
 763          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
 764          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
 765          */
 766         gfp &= ~(__GFP_COMP);
 767         args.gfp = gfp;
 768
 769         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
 770         allowblock = gfpflags_allow_blocking(gfp);
 771         cma = allowblock ? dev_get_cma_area(dev) : false;
 772
 773         if (cma)
 774                 buf->allocator = &cma_allocator;
 775         else if (is_coherent)
 776                 buf->allocator = &simple_allocator;
 777         else if (allowblock)
 778                 buf->allocator = &remap_allocator;
 779         else
 780                 buf->allocator = &pool_allocator;
 781
 782         addr = buf->allocator->alloc(&args, &page);
 783
 784         if (page) {
 785                 unsigned long flags;
 786
 787                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
 788                 buf->virt = args.want_vaddr ? addr : page;
 789
 790                 spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
 791                 list_add(&buf->list, &arm_dma_bufs);
 792                 spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
 793         } else {
 794                 kfree(buf);
 795         }
 796
 797         return args.want_vaddr ? addr : page;
 798 }
 799
 800 /*
 801  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
 802  * virtual and bus address for that space.
 803  */
 804 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 805                     gfp_t gfp, unsigned long attrs)
 806 {
 807         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
 808
 809         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
 810                            attrs, __builtin_return_address(0));
 811 }
 812
 813 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
 814         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
 815 {
 816         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, PAGE_KERNEL, true,
 817                            attrs, __builtin_return_address(0));
 818 }
 819
 820 static int __arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 821                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 822                  unsigned long attrs)
 823 {
 824         int ret = -ENXIO;
 825         unsigned long nr_vma_pages = vma_pages(vma);
 826         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
 827         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
 828         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
 829
 830         if (dma_mmap_from_dev_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
 831                 return ret;
 832
 833         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
 834                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
 835                                       pfn + off,
 836                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
 837                                       vma->vm_page_prot);
 838         }
 839
 840         return ret;
 841 }
 842
 843 /*
 844  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
 845  */
 846 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 847                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 848                  unsigned long attrs)
 849 {
 850         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
 851 }
 852
 853 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 854                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 855                  unsigned long attrs)
 856 {
 857         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
 858         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
 859 }
 860
 861 /*
 862  * Free a buffer as defined by the above mapping.
 863  */
 864 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 865                            dma_addr_t handle, unsigned long attrs,
 866                            bool is_coherent)
 867 {
 868         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
 869         struct arm_dma_buffer *buf;
 870         struct arm_dma_free_args args = {
 871                 .dev = dev,
 872                 .size = PAGE_ALIGN(size),
 873                 .cpu_addr = cpu_addr,
 874                 .page = page,
 875                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
 876         };
 877
 878         buf = arm_dma_buffer_find(cpu_addr);
 879         if (WARN(!buf, "Freeing invalid buffer %p\n", cpu_addr))
 880                 return;
 881
 882         buf->allocator->free(&args);
 883         kfree(buf);
 884 }
 885
 886 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 887                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
 888 {
 889         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
 890 }
 891
 892 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 893                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
 894 {
 895         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
 896 }
 897
 898 /*
 899  * The whole dma_get_sgtable() idea is fundamentally unsafe - it seems
 900  * that the intention is to allow exporting memory allocated via the
 901  * coherent DMA APIs through the dma_buf API, which only accepts a
 902  * scattertable.  This presents a couple of problems:
 903  * 1. Not all memory allocated via the coherent DMA APIs is backed by
 904  *    a struct page
 905  * 2. Passing coherent DMA memory into the streaming APIs is not allowed
 906  *    as we will try to flush the memory through a different alias to that
 907  *    actually being used (and the flushes are redundant.)
 908  */
 909 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
 910                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
 911                  unsigned long attrs)
 912 {
 913         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, handle);
 914         struct page *page;
 915         int ret;
 916
 917         /* If the PFN is not valid, we do not have a struct page */
 918         if (!pfn_valid(pfn))
 919                 return -ENXIO;
 920
 921         page = pfn_to_page(pfn);
 922
 923         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
 924         if (unlikely(ret))
 925                 return ret;
 926
 927         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
 928         return 0;
 929 }
 930
 931 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
 932         size_t size, enum dma_data_direction dir,
 933         void (*op)(const void *, size_t, int))
 934 {
 935         unsigned long pfn;
 936         size_t left = size;
 937
 938         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
 939         offset %= PAGE_SIZE;
 940
 941         /*
 942          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
 943          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
 944          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
 945          * optimized out.
 946          */
 947         do {
 948                 size_t len = left;
 949                 void *vaddr;
 950
 951                 page = pfn_to_page(pfn);
 952
 953                 if (PageHighMem(page)) {
 954                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
 955                                 len = PAGE_SIZE - offset;
 956
 957                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
 958                                 vaddr = kmap_atomic(page);
 959                                 op(vaddr + offset, len, dir);
 960                                 kunmap_atomic(vaddr);
 961                         } else {
 962                                 vaddr = kmap_high_get(page);
 963                                 if (vaddr) {
 964                                         op(vaddr + offset, len, dir);
 965                                         kunmap_high(page);
 966                                 }
 967                         }
 968                 } else {
 969                         vaddr = page_address(page) + offset;
 970                         op(vaddr, len, dir);
 971                 }
 972                 offset = 0;
 973                 pfn++;
 974                 left -= len;
 975         } while (left);
 976 }
 977
 978 /*
 979  * Make an area consistent for devices.
 980  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
 981  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
 982  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
 983  */
 984 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
 985         size_t size, enum dma_data_direction dir)
 986 {
 987         phys_addr_t paddr;
 988
 989         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
 990
 991         paddr = page_to_phys(page) + off;
 992         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
 993                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
 994         } else {
 995                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
 996         }
 997         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
 998 }
 999
1000 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
1001         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1002 {
1003         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + off;
1004
1005         /* FIXME: non-speculating: not required */
1006         /* in any case, don't bother invalidating if DMA to device */
1007         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
1008                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1009
1010                 dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
1011         }
1012
1013         /*
1014          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
1015          */
1016         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
1017                 unsigned long pfn;
1018                 size_t left = size;
1019
1020                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
1021                 off %= PAGE_SIZE;
1022                 if (off) {
1023                         pfn++;
1024                         left -= PAGE_SIZE - off;
1025                 }
1026                 while (left >= PAGE_SIZE) {
1027                         page = pfn_to_page(pfn++);
1028                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
1029                         left -= PAGE_SIZE;
1030                 }
1031         }
1032 }
1033
1034 /**
1035  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1036  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1037  * @sg: list of buffers
1038  * @nents: number of buffers to map
1039  * @dir: DMA transfer direction
1040  *
1041  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1042  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
1043  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
1044  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
1045  * sg_dma_{address,length}.
1046  *
1047  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
1048  * here.
1049  */
1050 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1051                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1052 {
1053         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1054         struct scatterlist *s;
1055         int i, j;
1056
1057         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1058 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
1059                 s->dma_length = s->length;
1060 #endif
1061                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
1062                                                 s->length, dir, attrs);
1063                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
1064                         goto bad_mapping;
1065         }
1066         return nents;
1067
1068  bad_mapping:
1069         for_each_sg(sg, s, i, j)
1070                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1071         return 0;
1072 }
1073
1074 /**
1075  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1076  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1077  * @sg: list of buffers
1078  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1079  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1080  *
1081  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1082  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1083  */
1084 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1085                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1086 {
1087         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1088         struct scatterlist *s;
1089
1090         int i;
1091
1092         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1093                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1094 }
1095
1096 /**
1097  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
1098  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1099  * @sg: list of buffers
1100  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1101  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1102  */
1103 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1104                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1105 {
1106         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1107         struct scatterlist *s;
1108         int i;
1109
1110         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1111                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1112                                          dir);
1113 }
1114
1115 /**
1116  * arm_dma_sync_sg_for_device
1117  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1118  * @sg: list of buffers
1119  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1120  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1121  */
1122 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1123                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1124 {
1125         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1126         struct scatterlist *s;
1127         int i;
1128
1129         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1130                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1131                                             dir);
1132 }
1133
1134 /*
1135  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
1136  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
1137  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
1138  * to this function.
1139  */
1140 int arm_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
1141 {
1142         return __dma_supported(dev, mask, false);
1143 }
1144
1145 static const struct dma_map_ops *arm_get_dma_map_ops(bool coherent)
1146 {
1147         return coherent ? &arm_coherent_dma_ops : &arm_dma_ops;
1148 }
1149
1150 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1151
1152 static int __dma_info_to_prot(enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1153 {
1154         int prot = 0;
1155
1156         if (attrs & DMA_ATTR_PRIVILEGED)
1157                 prot |= IOMMU_PRIV;
1158
1159         switch (dir) {
1160         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1161                 return prot | IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1162         case DMA_TO_DEVICE:
1163                 return prot | IOMMU_READ;
1164         case DMA_FROM_DEVICE:
1165                 return prot | IOMMU_WRITE;
1166         default:
1167                 return prot;
1168         }
1169 }
1170
1171 /* IOMMU */
1172
1173 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping);
1174
1175 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1176                                       size_t size)
1177 {
1178         unsigned int order = get_order(size);
1179         unsigned int align = 0;
1180         unsigned int count, start;
1181         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1182         unsigned long flags;
1183         dma_addr_t iova;
1184         int i;
1185
1186         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1187                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1188
1189         count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1190         align = (1 << order) - 1;
1191
1192         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1193         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++) {
1194                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1195                                 mapping->bits, 0, count, align);
1196
1197                 if (start > mapping->bits)
1198                         continue;
1199
1200                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1201                 break;
1202         }
1203
1204         /*
1205          * No unused range found. Try to extend the existing mapping
1206          * and perform a second attempt to reserve an IO virtual
1207          * address range of size bytes.
1208          */
1209         if (i == mapping->nr_bitmaps) {
1210                 if (extend_iommu_mapping(mapping)) {
1211                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1212                         return DMA_MAPPING_ERROR;
1213                 }
1214
1215                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1216                                 mapping->bits, 0, count, align);
1217
1218                 if (start > mapping->bits) {
1219                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1220                         return DMA_MAPPING_ERROR;
1221                 }
1222
1223                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1224         }
1225         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1226
1227         iova = mapping->base + (mapping_size * i);
1228         iova += start << PAGE_SHIFT;
1229
1230         return iova;
1231 }
1232
1233 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1234                                dma_addr_t addr, size_t size)
1235 {
1236         unsigned int start, count;
1237         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1238         unsigned long flags;
1239         dma_addr_t bitmap_base;
1240         u32 bitmap_index;
1241
1242         if (!size)
1243                 return;
1244
1245         bitmap_index = (u32) (addr - mapping->base) / (u32) mapping_size;
1246         BUG_ON(addr < mapping->base || bitmap_index > mapping->extensions);
1247
1248         bitmap_base = mapping->base + mapping_size * bitmap_index;
1249
1250         start = (addr - bitmap_base) >> PAGE_SHIFT;
1251
1252         if (addr + size > bitmap_base + mapping_size) {
1253                 /*
1254                  * The address range to be freed reaches into the iova
1255                  * range of the next bitmap. This should not happen as
1256                  * we don't allow this in __alloc_iova (at the
1257                  * moment).
1258                  */
1259                 BUG();
1260         } else
1261                 count = size >> PAGE_SHIFT;
1262
1263         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1264         bitmap_clear(mapping->bitmaps[bitmap_index], start, count);
1265         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1266 }
1267
1268 /* We'll try 2M, 1M, 64K, and finally 4K; array must end with 0! */
1269 static const int iommu_order_array[] = { 9, 8, 4, 0 };
1270
1271 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1272                                           gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1273                                           int coherent_flag)
1274 {
1275         struct page **pages;
1276         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1277         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1278         int i = 0;
1279         int order_idx = 0;
1280
1281         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1282                 pages = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
1283         else
1284                 pages = vzalloc(array_size);
1285         if (!pages)
1286                 return NULL;
1287
1288         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS)
1289         {
1290                 unsigned long order = get_order(size);
1291                 struct page *page;
1292
1293                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order,
1294                                                  gfp & __GFP_NOWARN);
1295                 if (!page)
1296                         goto error;
1297
1298                 __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
1299
1300                 for (i = 0; i < count; i++)
1301                         pages[i] = page + i;
1302
1303                 return pages;
1304         }
1305
1306         /* Go straight to 4K chunks if caller says it's OK. */
1307         if (attrs & DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES)
1308                 order_idx = ARRAY_SIZE(iommu_order_array) - 1;
1309
1310         /*
1311          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1312          */
1313         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1314
1315         while (count) {
1316                 int j, order;
1317
1318                 order = iommu_order_array[order_idx];
1319
1320                 /* Drop down when we get small */
1321                 if (__fls(count) < order) {
1322                         order_idx++;
1323                         continue;
1324                 }
1325
1326                 if (order) {
1327                         /* See if it's easy to allocate a high-order chunk */
1328                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NORETRY, order);
1329
1330                         /* Go down a notch at first sign of pressure */
1331                         if (!pages[i]) {
1332                                 order_idx++;
1333                                 continue;
1334                         }
1335                 } else {
1336                         pages[i] = alloc_pages(gfp, 0);
1337                         if (!pages[i])
1338                                 goto error;
1339                 }
1340
1341                 if (order) {
1342                         split_page(pages[i], order);
1343                         j = 1 << order;
1344                         while (--j)
1345                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1346                 }
1347
1348                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order, coherent_flag);
1349                 i += 1 << order;
1350                 count -= 1 << order;
1351         }
1352
1353         return pages;
1354 error:
1355         while (i--)
1356                 if (pages[i])
1357                         __free_pages(pages[i], 0);
1358         kvfree(pages);
1359         return NULL;
1360 }
1361
1362 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1363                                size_t size, unsigned long attrs)
1364 {
1365         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1366         int i;
1367
1368         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS) {
1369                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1370         } else {
1371                 for (i = 0; i < count; i++)
1372                         if (pages[i])
1373                                 __free_pages(pages[i], 0);
1374         }
1375
1376         kvfree(pages);
1377         return 0;
1378 }
1379
1380 /*
1381  * Create a CPU mapping for a specified pages
1382  */
1383 static void *
1384 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1385                     const void *caller)
1386 {
1387         return dma_common_pages_remap(pages, size,
1388                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP, prot, caller);
1389 }
1390
1391 /*
1392  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1393  */
1394 static dma_addr_t
1395 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size,
1396                        unsigned long attrs)
1397 {
1398         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1399         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1400         dma_addr_t dma_addr, iova;
1401         int i;
1402
1403         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1404         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1405                 return dma_addr;
1406
1407         iova = dma_addr;
1408         for (i = 0; i < count; ) {
1409                 int ret;
1410
1411                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1412                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1413                 unsigned int len, j;
1414
1415                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1416                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1417                                 break;
1418
1419                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1420                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1421                                 __dma_info_to_prot(DMA_BIDIRECTIONAL, attrs));
1422                 if (ret < 0)
1423                         goto fail;
1424                 iova += len;
1425                 i = j;
1426         }
1427         return dma_addr;
1428 fail:
1429         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1430         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1431         return DMA_MAPPING_ERROR;
1432 }
1433
1434 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1435 {
1436         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1437
1438         /*
1439          * add optional in-page offset from iova to size and align
1440          * result to page size
1441          */
1442         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1443         iova &= PAGE_MASK;
1444
1445         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1446         __free_iova(mapping, iova, size);
1447         return 0;
1448 }
1449
1450 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1451 {
1452         struct page *page;
1453         phys_addr_t phys;
1454
1455         phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, (unsigned long)addr);
1456         page = phys_to_page(phys);
1457
1458         return (struct page **)page;
1459 }
1460
1461 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, unsigned long attrs)
1462 {
1463         struct vm_struct *area;
1464
1465         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1466                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1467
1468         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1469                 return cpu_addr;
1470
1471         area = find_vm_area(cpu_addr);
1472         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1473                 return area->pages;
1474         return NULL;
1475 }
1476
1477 static void *__iommu_alloc_simple(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
1478                                   dma_addr_t *handle, int coherent_flag,
1479                                   unsigned long attrs)
1480 {
1481         struct page *page;
1482         void *addr;
1483
1484         if (coherent_flag  == COHERENT)
1485                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
1486         else
1487                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1488         if (!addr)
1489                 return NULL;
1490
1491         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size, attrs);
1492         if (*handle == DMA_MAPPING_ERROR)
1493                 goto err_mapping;
1494
1495         return addr;
1496
1497 err_mapping:
1498         __free_from_pool(addr, size);
1499         return NULL;
1500 }
1501
1502 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1503                         dma_addr_t handle, size_t size, int coherent_flag)
1504 {
1505         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1506         if (coherent_flag == COHERENT)
1507                 __dma_free_buffer(virt_to_page(cpu_addr), size);
1508         else
1509                 __free_from_pool(cpu_addr, size);
1510 }
1511
1512 static void *__arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1513             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1514             int coherent_flag)
1515 {
1516         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
1517         struct page **pages;
1518         void *addr = NULL;
1519
1520         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
1521         size = PAGE_ALIGN(size);
1522
1523         if (coherent_flag  == COHERENT || !gfpflags_allow_blocking(gfp))
1524                 return __iommu_alloc_simple(dev, size, gfp, handle,
1525                                             coherent_flag, attrs);
1526
1527         /*
1528          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1529          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1530          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1531          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1532          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1533          */
1534         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1535
1536         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs, coherent_flag);
1537         if (!pages)
1538                 return NULL;
1539
1540         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size, attrs);
1541         if (*handle == DMA_MAPPING_ERROR)
1542                 goto err_buffer;
1543
1544         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1545                 return pages;
1546
1547         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1548                                    __builtin_return_address(0));
1549         if (!addr)
1550                 goto err_mapping;
1551
1552         return addr;
1553
1554 err_mapping:
1555         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1556 err_buffer:
1557         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1558         return NULL;
1559 }
1560
1561 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1562             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1563 {
1564         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, NORMAL);
1565 }
1566
1567 static void *arm_coherent_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1568                     dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1569 {
1570         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, COHERENT);
1571 }
1572
1573 static int __arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1574                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1575                     unsigned long attrs)
1576 {
1577         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1578         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1579         int err;
1580
1581         if (!pages)
1582                 return -ENXIO;
1583
1584         if (vma->vm_pgoff >= nr_pages)
1585                 return -ENXIO;
1586
1587         err = vm_map_pages(vma, pages, nr_pages);
1588         if (err)
1589                 pr_err("Remapping memory failed: %d\n", err);
1590
1591         return err;
1592 }
1593 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1594                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1595                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1596 {
1597         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1598
1599         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1600 }
1601
1602 static int arm_coherent_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1603                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1604                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1605 {
1606         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1607 }
1608
1609 /*
1610  * free a page as defined by the above mapping.
1611  * Must not be called with IRQs disabled.
1612  */
1613 void __arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1614         dma_addr_t handle, unsigned long attrs, int coherent_flag)
1615 {
1616         struct page **pages;
1617         size = PAGE_ALIGN(size);
1618
1619         if (coherent_flag == COHERENT || __in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1620                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size, coherent_flag);
1621                 return;
1622         }
1623
1624         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1625         if (!pages) {
1626                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1627                 return;
1628         }
1629
1630         if ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0) {
1631                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
1632                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
1633         }
1634
1635         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1636         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1637 }
1638
1639 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1640                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1641 {
1642         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, NORMAL);
1643 }
1644
1645 void arm_coherent_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1646                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1647 {
1648         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, COHERENT);
1649 }
1650
1651 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1652                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1653                                  size_t size, unsigned long attrs)
1654 {
1655         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1656         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1657
1658         if (!pages)
1659                 return -ENXIO;
1660
1661         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1662                                          GFP_KERNEL);
1663 }
1664
1665 /*
1666  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1667  */
1668 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1669                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1670                           enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1671                           bool is_coherent)
1672 {
1673         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1674         dma_addr_t iova, iova_base;
1675         int ret = 0;
1676         unsigned int count;
1677         struct scatterlist *s;
1678         int prot;
1679
1680         size = PAGE_ALIGN(size);
1681         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
1682
1683         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1684         if (iova == DMA_MAPPING_ERROR)
1685                 return -ENOMEM;
1686
1687         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1688                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1689                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1690
1691                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1692                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1693
1694                 prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1695
1696                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1697                 if (ret < 0)
1698                         goto fail;
1699                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1700                 iova += len;
1701         }
1702         *handle = iova_base;
1703
1704         return 0;
1705 fail:
1706         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1707         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1708         return ret;
1709 }
1710
1711 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1712                      enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1713                      bool is_coherent)
1714 {
1715         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1716         int i, count = 0;
1717         unsigned int offset = s->offset;
1718         unsigned int size = s->offset + s->length;
1719         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1720
1721         for (i = 1; i < nents; i++) {
1722                 s = sg_next(s);
1723
1724                 s->dma_address = DMA_MAPPING_ERROR;
1725                 s->dma_length = 0;
1726
1727                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1728                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1729                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1730                                 goto bad_mapping;
1731
1732                         dma->dma_address += offset;
1733                         dma->dma_length = size - offset;
1734
1735                         size = offset = s->offset;
1736                         start = s;
1737                         dma = sg_next(dma);
1738                         count += 1;
1739                 }
1740                 size += s->length;
1741         }
1742         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1743                 is_coherent) < 0)
1744                 goto bad_mapping;
1745
1746         dma->dma_address += offset;
1747         dma->dma_length = size - offset;
1748
1749         return count+1;
1750
1751 bad_mapping:
1752         for_each_sg(sg, s, count, i)
1753                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1754         return 0;
1755 }
1756
1757 /**
1758  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1759  * @dev: valid struct device pointer
1760  * @sg: list of buffers
1761  * @nents: number of buffers to map
1762  * @dir: DMA transfer direction
1763  *
1764  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1765  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1766  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1767  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1768  */
1769 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1770                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1771 {
1772         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1773 }
1774
1775 /**
1776  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1777  * @dev: valid struct device pointer
1778  * @sg: list of buffers
1779  * @nents: number of buffers to map
1780  * @dir: DMA transfer direction
1781  *
1782  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1783  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1784  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1785  * sg_dma_{address,length}.
1786  */
1787 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1788                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1789 {
1790         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1791 }
1792
1793 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1794                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1795                 unsigned long attrs, bool is_coherent)
1796 {
1797         struct scatterlist *s;
1798         int i;
1799
1800         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1801                 if (sg_dma_len(s))
1802                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1803                                                sg_dma_len(s));
1804                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1805                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1806                                               s->length, dir);
1807         }
1808 }
1809
1810 /**
1811  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1812  * @dev: valid struct device pointer
1813  * @sg: list of buffers
1814  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1815  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1816  *
1817  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1818  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1819  */
1820 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1821                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1822                 unsigned long attrs)
1823 {
1824         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1825 }
1826
1827 /**
1828  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1829  * @dev: valid struct device pointer
1830  * @sg: list of buffers
1831  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1832  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1833  *
1834  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1835  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1836  */
1837 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1838                         enum dma_data_direction dir,
1839                         unsigned long attrs)
1840 {
1841         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1842 }
1843
1844 /**
1845  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1846  * @dev: valid struct device pointer
1847  * @sg: list of buffers
1848  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1849  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1850  */
1851 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1852                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1853 {
1854         struct scatterlist *s;
1855         int i;
1856
1857         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1858                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1859
1860 }
1861
1862 /**
1863  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1864  * @dev: valid struct device pointer
1865  * @sg: list of buffers
1866  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1867  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1868  */
1869 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1870                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1871 {
1872         struct scatterlist *s;
1873         int i;
1874
1875         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1876                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1877 }
1878
1879
1880 /**
1881  * arm_coherent_iommu_map_page
1882  * @dev: valid struct device pointer
1883  * @page: page that buffer resides in
1884  * @offset: offset into page for start of buffer
1885  * @size: size of buffer to map
1886  * @dir: DMA transfer direction
1887  *
1888  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1889  */
1890 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1891              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1892              unsigned long attrs)
1893 {
1894         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1895         dma_addr_t dma_addr;
1896         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1897
1898         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1899         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1900                 return dma_addr;
1901
1902         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1903
1904         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1905         if (ret < 0)
1906                 goto fail;
1907
1908         return dma_addr + offset;
1909 fail:
1910         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1911         return DMA_MAPPING_ERROR;
1912 }
1913
1914 /**
1915  * arm_iommu_map_page
1916  * @dev: valid struct device pointer
1917  * @page: page that buffer resides in
1918  * @offset: offset into page for start of buffer
1919  * @size: size of buffer to map
1920  * @dir: DMA transfer direction
1921  *
1922  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1923  */
1924 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1925              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1926              unsigned long attrs)
1927 {
1928         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1929                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1930
1931         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1932 }
1933
1934 /**
1935  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1936  * @dev: valid struct device pointer
1937  * @handle: DMA address of buffer
1938  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1939  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1940  *
1941  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1942  */
1943 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1944                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1945 {
1946         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1947         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1948         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1949         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1950
1951         if (!iova)
1952                 return;
1953
1954         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1955         __free_iova(mapping, iova, len);
1956 }
1957
1958 /**
1959  * arm_iommu_unmap_page
1960  * @dev: valid struct device pointer
1961  * @handle: DMA address of buffer
1962  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1963  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1964  *
1965  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1966  */
1967 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1968                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1969 {
1970         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1971         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1972         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1973         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1974         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1975
1976         if (!iova)
1977                 return;
1978
1979         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1980                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1981
1982         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1983         __free_iova(mapping, iova, len);
1984 }
1985
1986 /**
1987  * arm_iommu_map_resource - map a device resource for DMA
1988  * @dev: valid struct device pointer
1989  * @phys_addr: physical address of resource
1990  * @size: size of resource to map
1991  * @dir: DMA transfer direction
1992  */
1993 static dma_addr_t arm_iommu_map_resource(struct device *dev,
1994                 phys_addr_t phys_addr, size_t size,
1995                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1996 {
1997         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1998         dma_addr_t dma_addr;
1999         int ret, prot;
2000         phys_addr_t addr = phys_addr & PAGE_MASK;
2001         unsigned int offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
2002         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2003
2004         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
2005         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
2006                 return dma_addr;
2007
2008         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs) | IOMMU_MMIO;
2009
2010         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, addr, len, prot);
2011         if (ret < 0)
2012                 goto fail;
2013
2014         return dma_addr + offset;
2015 fail:
2016         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
2017         return DMA_MAPPING_ERROR;
2018 }
2019
2020 /**
2021  * arm_iommu_unmap_resource - unmap a device DMA resource
2022  * @dev: valid struct device pointer
2023  * @dma_handle: DMA address to resource
2024  * @size: size of resource to map
2025  * @dir: DMA transfer direction
2026  */
2027 static void arm_iommu_unmap_resource(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
2028                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
2029                 unsigned long attrs)
2030 {
2031         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2032         dma_addr_t iova = dma_handle & PAGE_MASK;
2033         unsigned int offset = dma_handle & ~PAGE_MASK;
2034         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2035
2036         if (!iova)
2037                 return;
2038
2039         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2040         __free_iova(mapping, iova, len);
2041 }
2042
2043 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
2044                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2045 {
2046         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2047         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2048         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2049         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2050
2051         if (!iova)
2052                 return;
2053
2054         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2055 }
2056
2057 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
2058                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2059 {
2060         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2061         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2062         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2063         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2064
2065         if (!iova)
2066                 return;
2067
2068         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
2069 }
2070
2071 const struct dma_map_ops iommu_ops = {
2072         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
2073         .free           = arm_iommu_free_attrs,
2074         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
2075         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2076
2077         .map_page               = arm_iommu_map_page,
2078         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
2079         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
2080         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
2081
2082         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
2083         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
2084         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
2085         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
2086
2087         .map_resource           = arm_iommu_map_resource,
2088         .unmap_resource         = arm_iommu_unmap_resource,
2089
2090         .dma_supported          = arm_dma_supported,
2091 };
2092
2093 const struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
2094         .alloc          = arm_coherent_iommu_alloc_attrs,
2095         .free           = arm_coherent_iommu_free_attrs,
2096         .mmap           = arm_coherent_iommu_mmap_attrs,
2097         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2098
2099         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
2100         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
2101
2102         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
2103         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
2104
2105         .map_resource   = arm_iommu_map_resource,
2106         .unmap_resource = arm_iommu_unmap_resource,
2107
2108         .dma_supported          = arm_dma_supported,
2109 };
2110
2111 /**
2112  * arm_iommu_create_mapping
2113  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
2114  * @base: start address of the valid IO address space
2115  * @size: maximum size of the valid IO address space
2116  *
2117  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
2118  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
2119  * mapping with IOMMU aware functions.
2120  *
2121  * The client device need to be attached to the mapping with
2122  * arm_iommu_attach_device function.
2123  */
2124 struct dma_iommu_mapping *
2125 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, u64 size)
2126 {
2127         unsigned int bits = size >> PAGE_SHIFT;
2128         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(bits) * sizeof(long);
2129         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2130         int extensions = 1;
2131         int err = -ENOMEM;
2132
2133         /* currently only 32-bit DMA address space is supported */
2134         if (size > DMA_BIT_MASK(32) + 1)
2135                 return ERR_PTR(-ERANGE);
2136
2137         if (!bitmap_size)
2138                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2139
2140         if (bitmap_size > PAGE_SIZE) {
2141                 extensions = bitmap_size / PAGE_SIZE;
2142                 bitmap_size = PAGE_SIZE;
2143         }
2144
2145         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
2146         if (!mapping)
2147                 goto err;
2148
2149         mapping->bitmap_size = bitmap_size;
2150         mapping->bitmaps = kcalloc(extensions, sizeof(unsigned long *),
2151                                    GFP_KERNEL);
2152         if (!mapping->bitmaps)
2153                 goto err2;
2154
2155         mapping->bitmaps[0] = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
2156         if (!mapping->bitmaps[0])
2157                 goto err3;
2158
2159         mapping->nr_bitmaps = 1;
2160         mapping->extensions = extensions;
2161         mapping->base = base;
2162         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
2163
2164         spin_lock_init(&mapping->lock);
2165
2166         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2167         if (!mapping->domain)
2168                 goto err4;
2169
2170         kref_init(&mapping->kref);
2171         return mapping;
2172 err4:
2173         kfree(mapping->bitmaps[0]);
2174 err3:
2175         kfree(mapping->bitmaps);
2176 err2:
2177         kfree(mapping);
2178 err:
2179         return ERR_PTR(err);
2180 }
2181 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
2182
2183 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
2184 {
2185         int i;
2186         struct dma_iommu_mapping *mapping =
2187                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
2188
2189         iommu_domain_free(mapping->domain);
2190         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++)
2191                 kfree(mapping->bitmaps[i]);
2192         kfree(mapping->bitmaps);
2193         kfree(mapping);
2194 }
2195
2196 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2197 {
2198         int next_bitmap;
2199
2200         if (mapping->nr_bitmaps >= mapping->extensions)
2201                 return -EINVAL;
2202
2203         next_bitmap = mapping->nr_bitmaps;
2204         mapping->bitmaps[next_bitmap] = kzalloc(mapping->bitmap_size,
2205                                                 GFP_ATOMIC);
2206         if (!mapping->bitmaps[next_bitmap])
2207                 return -ENOMEM;
2208
2209         mapping->nr_bitmaps++;
2210
2211         return 0;
2212 }
2213
2214 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2215 {
2216         if (mapping)
2217                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2218 }
2219 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
2220
2221 static int __arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2222                                      struct dma_iommu_mapping *mapping)
2223 {
2224         int err;
2225
2226         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
2227         if (err)
2228                 return err;
2229
2230         kref_get(&mapping->kref);
2231         to_dma_iommu_mapping(dev) = mapping;
2232
2233         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
2234         return 0;
2235 }
2236
2237 /**
2238  * arm_iommu_attach_device
2239  * @dev: valid struct device pointer
2240  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
2241  *      arm_iommu_create_mapping)
2242  *
2243  * Attaches specified io address space mapping to the provided device.
2244  * This replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
2245  * IOMMU aware version.
2246  *
2247  * More than one client might be attached to the same io address space
2248  * mapping.
2249  */
2250 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2251                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
2252 {
2253         int err;
2254
2255         err = __arm_iommu_attach_device(dev, mapping);
2256         if (err)
2257                 return err;
2258
2259         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
2260         return 0;
2261 }
2262 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
2263
2264 /**
2265  * arm_iommu_detach_device
2266  * @dev: valid struct device pointer
2267  *
2268  * Detaches the provided device from a previously attached map.
2269  * This overwrites the dma_ops pointer with appropriate non-IOMMU ops.
2270  */
2271 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2272 {
2273         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2274
2275         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2276         if (!mapping) {
2277                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
2278                 return;
2279         }
2280
2281         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
2282         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2283         to_dma_iommu_mapping(dev) = NULL;
2284         set_dma_ops(dev, arm_get_dma_map_ops(dev->archdata.dma_coherent));
2285
2286         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
2287 }
2288 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
2289
2290 static const struct dma_map_ops *arm_get_iommu_dma_map_ops(bool coherent)
2291 {
2292         return coherent ? &iommu_coherent_ops : &iommu_ops;
2293 }
2294
2295 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2296                                     const struct iommu_ops *iommu)
2297 {
2298         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2299
2300         if (!iommu)
2301                 return false;
2302
2303         mapping = arm_iommu_create_mapping(dev->bus, dma_base, size);
2304         if (IS_ERR(mapping)) {
2305                 pr_warn("Failed to create %llu-byte IOMMU mapping for device %s\n",
2306                                 size, dev_name(dev));
2307                 return false;
2308         }
2309
2310         if (__arm_iommu_attach_device(dev, mapping)) {
2311                 pr_warn("Failed to attached device %s to IOMMU_mapping\n",
2312                                 dev_name(dev));
2313                 arm_iommu_release_mapping(mapping);
2314                 return false;
2315         }
2316
2317         return true;
2318 }
2319
2320 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev)
2321 {
2322         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2323
2324         if (!mapping)
2325                 return;
2326
2327         arm_iommu_detach_device(dev);
2328         arm_iommu_release_mapping(mapping);
2329 }
2330
2331 #else
2332
2333 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2334                                     const struct iommu_ops *iommu)
2335 {
2336         return false;
2337 }
2338
2339 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev) { }
2340
2341 #define arm_get_iommu_dma_map_ops arm_get_dma_map_ops
2342
2343 #endif  /* CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU */
2344
2345 void arch_setup_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2346                         const struct iommu_ops *iommu, bool coherent)
2347 {
2348         const struct dma_map_ops *dma_ops;
2349
2350         dev->archdata.dma_coherent = coherent;
2351
2352         /*
2353          * Don't override the dma_ops if they have already been set. Ideally
2354          * this should be the only location where dma_ops are set, remove this
2355          * check when all other callers of set_dma_ops will have disappeared.
2356          */
2357         if (dev->dma_ops)
2358                 return;
2359
2360         if (arm_setup_iommu_dma_ops(dev, dma_base, size, iommu))
2361                 dma_ops = arm_get_iommu_dma_map_ops(coherent);
2362         else
2363                 dma_ops = arm_get_dma_map_ops(coherent);
2364
2365         set_dma_ops(dev, dma_ops);
2366
2367 #ifdef CONFIG_XEN
2368         if (xen_initial_domain()) {
2369                 dev->archdata.dev_dma_ops = dev->dma_ops;
2370                 dev->dma_ops = xen_dma_ops;
2371         }
2372 #endif
2373         dev->archdata.dma_ops_setup = true;
2374 }
2375
2376 void arch_teardown_dma_ops(struct device *dev)
2377 {
2378         if (!dev->archdata.dma_ops_setup)
2379                 return;
2380
2381         arm_teardown_iommu_dma_ops(dev);
2382         /* Let arch_setup_dma_ops() start again from scratch upon re-probe */
2383         set_dma_ops(dev, NULL);
2384 }