ARM: 8633/1: nommu: allow mmap when !CONFIG_MMU
[linux-2.6-microblaze.git] / arch / arm / mm / dma-mapping.c
1 /*
2  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
3  *
4  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation.
9  *
10  *  DMA uncached mapping support.
11  */
12 #include <linux/bootmem.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/genalloc.h>
16 #include <linux/gfp.h>
17 #include <linux/errno.h>
18 #include <linux/list.h>
19 #include <linux/init.h>
20 #include <linux/device.h>
21 #include <linux/dma-mapping.h>
22 #include <linux/dma-contiguous.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/slab.h>
26 #include <linux/iommu.h>
27 #include <linux/io.h>
28 #include <linux/vmalloc.h>
29 #include <linux/sizes.h>
30 #include <linux/cma.h>
31
32 #include <asm/memory.h>
33 #include <asm/highmem.h>
34 #include <asm/cacheflush.h>
35 #include <asm/tlbflush.h>
36 #include <asm/mach/arch.h>
37 #include <asm/dma-iommu.h>
38 #include <asm/mach/map.h>
39 #include <asm/system_info.h>
40 #include <asm/dma-contiguous.h>
41
42 #include "dma.h"
43 #include "mm.h"
44
45 struct arm_dma_alloc_args {
46         struct device *dev;
47         size_t size;
48         gfp_t gfp;
49         pgprot_t prot;
50         const void *caller;
51         bool want_vaddr;
52         int coherent_flag;
53 };
54
55 struct arm_dma_free_args {
56         struct device *dev;
57         size_t size;
58         void *cpu_addr;
59         struct page *page;
60         bool want_vaddr;
61 };
62
63 #define NORMAL      0
64 #define COHERENT    1
65
66 struct arm_dma_allocator {
67         void *(*alloc)(struct arm_dma_alloc_args *args,
68                        struct page **ret_page);
69         void (*free)(struct arm_dma_free_args *args);
70 };
71
72 struct arm_dma_buffer {
73         struct list_head list;
74         void *virt;
75         struct arm_dma_allocator *allocator;
76 };
77
78 static LIST_HEAD(arm_dma_bufs);
79 static DEFINE_SPINLOCK(arm_dma_bufs_lock);
80
81 static struct arm_dma_buffer *arm_dma_buffer_find(void *virt)
82 {
83         struct arm_dma_buffer *buf, *found = NULL;
84         unsigned long flags;
85
86         spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
87         list_for_each_entry(buf, &arm_dma_bufs, list) {
88                 if (buf->virt == virt) {
89                         list_del(&buf->list);
90                         found = buf;
91                         break;
92                 }
93         }
94         spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
95         return found;
96 }
97
98 /*
99  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
100  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
101  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
102  * represent the transitions between these two ownership states.
103  *
104  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
105  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
106  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
107  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
108  *
109  */
110 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
111                 size_t, enum dma_data_direction);
112 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
113                 size_t, enum dma_data_direction);
114
115 /**
116  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
117  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
118  * @page: page that buffer resides in
119  * @offset: offset into page for start of buffer
120  * @size: size of buffer to map
121  * @dir: DMA transfer direction
122  *
123  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
124  * or written back.
125  *
126  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
127  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
128  */
129 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
130              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
131              unsigned long attrs)
132 {
133         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
134                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
135         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
136 }
137
138 static dma_addr_t arm_coherent_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
139              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
140              unsigned long attrs)
141 {
142         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
143 }
144
145 /**
146  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
147  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
148  * @handle: DMA address of buffer
149  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
150  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
151  *
152  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
153  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
154  * All other usages are undefined.
155  *
156  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
157  * whatever the device wrote there.
158  */
159 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
160                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
161 {
162         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
163                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
164                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
165 }
166
167 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
168                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
169 {
170         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
171         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
172         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
173 }
174
175 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
176                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
177 {
178         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
179         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
180         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
181 }
182
183 struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
184         .alloc                  = arm_dma_alloc,
185         .free                   = arm_dma_free,
186         .mmap                   = arm_dma_mmap,
187         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
188         .map_page               = arm_dma_map_page,
189         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
190         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
191         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
192         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
193         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
194         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
195         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
196 };
197 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
198
199 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
200         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs);
201 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
202                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs);
203 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
204                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
205                  unsigned long attrs);
206
207 struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
208         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
209         .free                   = arm_coherent_dma_free,
210         .mmap                   = arm_coherent_dma_mmap,
211         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
212         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
213         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
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 #ifdef CONFIG_MMU
348
349 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
350                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
351                                      const void *caller, bool want_vaddr,
352                                      int coherent_flag);
353
354 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
355                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
356                                  const void *caller, bool want_vaddr);
357
358 static void *
359 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
360         const void *caller)
361 {
362         /*
363          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
364          * set VM_USERMAP flags too.
365          */
366         return dma_common_contiguous_remap(page, size,
367                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
368                         prot, caller);
369 }
370
371 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
372 {
373         dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
374                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
375 }
376
377 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
378 static struct gen_pool *atomic_pool;
379
380 static size_t atomic_pool_size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE;
381
382 static int __init early_coherent_pool(char *p)
383 {
384         atomic_pool_size = memparse(p, &p);
385         return 0;
386 }
387 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
388
389 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
390 {
391         /*
392          * Catch any attempt to set the pool size too late.
393          */
394         BUG_ON(atomic_pool);
395
396         /*
397          * Set architecture specific coherent pool size only if
398          * it has not been changed by kernel command line parameter.
399          */
400         if (atomic_pool_size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
401                 atomic_pool_size = size;
402 }
403
404 /*
405  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
406  */
407 static int __init atomic_pool_init(void)
408 {
409         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(PAGE_KERNEL);
410         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
411         struct page *page;
412         void *ptr;
413
414         atomic_pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, -1);
415         if (!atomic_pool)
416                 goto out;
417         /*
418          * The atomic pool is only used for non-coherent allocations
419          * so we must pass NORMAL for coherent_flag.
420          */
421         if (dev_get_cma_area(NULL))
422                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, atomic_pool_size, prot,
423                                       &page, atomic_pool_init, true, NORMAL);
424         else
425                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, atomic_pool_size, gfp, prot,
426                                            &page, atomic_pool_init, true);
427         if (ptr) {
428                 int ret;
429
430                 ret = gen_pool_add_virt(atomic_pool, (unsigned long)ptr,
431                                         page_to_phys(page),
432                                         atomic_pool_size, -1);
433                 if (ret)
434                         goto destroy_genpool;
435
436                 gen_pool_set_algo(atomic_pool,
437                                 gen_pool_first_fit_order_align,
438                                 (void *)PAGE_SHIFT);
439                 pr_info("DMA: preallocated %zu KiB pool for atomic coherent allocations\n",
440                        atomic_pool_size / 1024);
441                 return 0;
442         }
443
444 destroy_genpool:
445         gen_pool_destroy(atomic_pool);
446         atomic_pool = NULL;
447 out:
448         pr_err("DMA: failed to allocate %zu KiB pool for atomic coherent allocation\n",
449                atomic_pool_size / 1024);
450         return -ENOMEM;
451 }
452 /*
453  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
454  */
455 postcore_initcall(atomic_pool_init);
456
457 struct dma_contig_early_reserve {
458         phys_addr_t base;
459         unsigned long size;
460 };
461
462 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
463
464 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
465
466 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
467 {
468         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
469         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
470         dma_mmu_remap_num++;
471 }
472
473 void __init dma_contiguous_remap(void)
474 {
475         int i;
476         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
477                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
478                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
479                 struct map_desc map;
480                 unsigned long addr;
481
482                 if (end > arm_lowmem_limit)
483                         end = arm_lowmem_limit;
484                 if (start >= end)
485                         continue;
486
487                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
488                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
489                 map.length = end - start;
490                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
491
492                 /*
493                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
494                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
495                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
496                  *
497                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
498                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
499                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
500                  */
501                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
502                      addr += PMD_SIZE)
503                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
504
505                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
506                                        __phys_to_virt(end));
507
508                 iotable_init(&map, 1);
509         }
510 }
511
512 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
513                             void *data)
514 {
515         struct page *page = virt_to_page(addr);
516         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
517
518         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
519         return 0;
520 }
521
522 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
523 {
524         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
525         unsigned end = start + size;
526
527         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
528         flush_tlb_kernel_range(start, end);
529 }
530
531 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
532                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
533                                  const void *caller, bool want_vaddr)
534 {
535         struct page *page;
536         void *ptr = NULL;
537         /*
538          * __alloc_remap_buffer is only called when the device is
539          * non-coherent
540          */
541         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, NORMAL);
542         if (!page)
543                 return NULL;
544         if (!want_vaddr)
545                 goto out;
546
547         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
548         if (!ptr) {
549                 __dma_free_buffer(page, size);
550                 return NULL;
551         }
552
553  out:
554         *ret_page = page;
555         return ptr;
556 }
557
558 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
559 {
560         unsigned long val;
561         void *ptr = NULL;
562
563         if (!atomic_pool) {
564                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
565                 return NULL;
566         }
567
568         val = gen_pool_alloc(atomic_pool, size);
569         if (val) {
570                 phys_addr_t phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, val);
571
572                 *ret_page = phys_to_page(phys);
573                 ptr = (void *)val;
574         }
575
576         return ptr;
577 }
578
579 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
580 {
581         return addr_in_gen_pool(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
582 }
583
584 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
585 {
586         if (!__in_atomic_pool(start, size))
587                 return 0;
588
589         gen_pool_free(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
590
591         return 1;
592 }
593
594 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
595                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
596                                      const void *caller, bool want_vaddr,
597                                      int coherent_flag)
598 {
599         unsigned long order = get_order(size);
600         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
601         struct page *page;
602         void *ptr = NULL;
603
604         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
605         if (!page)
606                 return NULL;
607
608         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
609
610         if (!want_vaddr)
611                 goto out;
612
613         if (PageHighMem(page)) {
614                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
615                 if (!ptr) {
616                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
617                         return NULL;
618                 }
619         } else {
620                 __dma_remap(page, size, prot);
621                 ptr = page_address(page);
622         }
623
624  out:
625         *ret_page = page;
626         return ptr;
627 }
628
629 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
630                                    void *cpu_addr, size_t size, bool want_vaddr)
631 {
632         if (want_vaddr) {
633                 if (PageHighMem(page))
634                         __dma_free_remap(cpu_addr, size);
635                 else
636                         __dma_remap(page, size, PAGE_KERNEL);
637         }
638         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
639 }
640
641 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(unsigned long attrs, pgprot_t prot)
642 {
643         prot = (attrs & DMA_ATTR_WRITE_COMBINE) ?
644                         pgprot_writecombine(prot) :
645                         pgprot_dmacoherent(prot);
646         return prot;
647 }
648
649 #define nommu() 0
650
651 #else   /* !CONFIG_MMU */
652
653 #define nommu() 1
654
655 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)                           __pgprot(0)
656 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c, wv)  NULL
657 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
658 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret, c, wv, coherent_flag)     NULL
659 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
660 #define __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size, wv)   do { } while (0)
661 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
662
663 #endif  /* CONFIG_MMU */
664
665 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
666                                    struct page **ret_page)
667 {
668         struct page *page;
669         /* __alloc_simple_buffer is only called when the device is coherent */
670         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, COHERENT);
671         if (!page)
672                 return NULL;
673
674         *ret_page = page;
675         return page_address(page);
676 }
677
678 static void *simple_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
679                                     struct page **ret_page)
680 {
681         return __alloc_simple_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
682                                      ret_page);
683 }
684
685 static void simple_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
686 {
687         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
688 }
689
690 static struct arm_dma_allocator simple_allocator = {
691         .alloc = simple_allocator_alloc,
692         .free = simple_allocator_free,
693 };
694
695 static void *cma_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
696                                  struct page **ret_page)
697 {
698         return __alloc_from_contiguous(args->dev, args->size, args->prot,
699                                        ret_page, args->caller,
700                                        args->want_vaddr, args->coherent_flag);
701 }
702
703 static void cma_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
704 {
705         __free_from_contiguous(args->dev, args->page, args->cpu_addr,
706                                args->size, args->want_vaddr);
707 }
708
709 static struct arm_dma_allocator cma_allocator = {
710         .alloc = cma_allocator_alloc,
711         .free = cma_allocator_free,
712 };
713
714 static void *pool_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
715                                   struct page **ret_page)
716 {
717         return __alloc_from_pool(args->size, ret_page);
718 }
719
720 static void pool_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
721 {
722         __free_from_pool(args->cpu_addr, args->size);
723 }
724
725 static struct arm_dma_allocator pool_allocator = {
726         .alloc = pool_allocator_alloc,
727         .free = pool_allocator_free,
728 };
729
730 static void *remap_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
731                                    struct page **ret_page)
732 {
733         return __alloc_remap_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
734                                     args->prot, ret_page, args->caller,
735                                     args->want_vaddr);
736 }
737
738 static void remap_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
739 {
740         if (args->want_vaddr)
741                 __dma_free_remap(args->cpu_addr, args->size);
742
743         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
744 }
745
746 static struct arm_dma_allocator remap_allocator = {
747         .alloc = remap_allocator_alloc,
748         .free = remap_allocator_free,
749 };
750
751 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
752                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent,
753                          unsigned long attrs, const void *caller)
754 {
755         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
756         struct page *page = NULL;
757         void *addr;
758         bool allowblock, cma;
759         struct arm_dma_buffer *buf;
760         struct arm_dma_alloc_args args = {
761                 .dev = dev,
762                 .size = PAGE_ALIGN(size),
763                 .gfp = gfp,
764                 .prot = prot,
765                 .caller = caller,
766                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
767                 .coherent_flag = is_coherent ? COHERENT : NORMAL,
768         };
769
770 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
771         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
772         if (limit && size >= limit) {
773                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
774                         size, mask);
775                 return NULL;
776         }
777 #endif
778
779         if (!mask)
780                 return NULL;
781
782         buf = kzalloc(sizeof(*buf),
783                       gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_DMA32 | __GFP_HIGHMEM));
784         if (!buf)
785                 return NULL;
786
787         if (mask < 0xffffffffULL)
788                 gfp |= GFP_DMA;
789
790         /*
791          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
792          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
793          * handle them.  The real problem is that this flag probably
794          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
795          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
796          */
797         gfp &= ~(__GFP_COMP);
798         args.gfp = gfp;
799
800         *handle = DMA_ERROR_CODE;
801         allowblock = gfpflags_allow_blocking(gfp);
802         cma = allowblock ? dev_get_cma_area(dev) : false;
803
804         if (cma)
805                 buf->allocator = &cma_allocator;
806         else if (nommu() || is_coherent)
807                 buf->allocator = &simple_allocator;
808         else if (allowblock)
809                 buf->allocator = &remap_allocator;
810         else
811                 buf->allocator = &pool_allocator;
812
813         addr = buf->allocator->alloc(&args, &page);
814
815         if (page) {
816                 unsigned long flags;
817
818                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
819                 buf->virt = args.want_vaddr ? addr : page;
820
821                 spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
822                 list_add(&buf->list, &arm_dma_bufs);
823                 spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
824         } else {
825                 kfree(buf);
826         }
827
828         return args.want_vaddr ? addr : page;
829 }
830
831 /*
832  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
833  * virtual and bus address for that space.
834  */
835 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
836                     gfp_t gfp, unsigned long attrs)
837 {
838         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
839
840         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
841                            attrs, __builtin_return_address(0));
842 }
843
844 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
845         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
846 {
847         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, PAGE_KERNEL, true,
848                            attrs, __builtin_return_address(0));
849 }
850
851 static int __arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
852                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
853                  unsigned long attrs)
854 {
855         int ret = -ENXIO;
856 #ifdef CONFIG_MMU
857         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
858         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
859         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
860         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
861
862         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
863                 return ret;
864
865         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
866                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
867                                       pfn + off,
868                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
869                                       vma->vm_page_prot);
870         }
871 #else
872         ret = vm_iomap_memory(vma, vma->vm_start,
873                               (vma->vm_end - vma->vm_start));
874 #endif  /* CONFIG_MMU */
875
876         return ret;
877 }
878
879 /*
880  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
881  */
882 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
883                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
884                  unsigned long attrs)
885 {
886         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
887 }
888
889 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
890                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
891                  unsigned long attrs)
892 {
893 #ifdef CONFIG_MMU
894         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
895 #endif  /* CONFIG_MMU */
896         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
897 }
898
899 /*
900  * Free a buffer as defined by the above mapping.
901  */
902 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
903                            dma_addr_t handle, unsigned long attrs,
904                            bool is_coherent)
905 {
906         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
907         struct arm_dma_buffer *buf;
908         struct arm_dma_free_args args = {
909                 .dev = dev,
910                 .size = PAGE_ALIGN(size),
911                 .cpu_addr = cpu_addr,
912                 .page = page,
913                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
914         };
915
916         buf = arm_dma_buffer_find(cpu_addr);
917         if (WARN(!buf, "Freeing invalid buffer %p\n", cpu_addr))
918                 return;
919
920         buf->allocator->free(&args);
921         kfree(buf);
922 }
923
924 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
925                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
926 {
927         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
928 }
929
930 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
931                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
932 {
933         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
934 }
935
936 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
937                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
938                  unsigned long attrs)
939 {
940         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
941         int ret;
942
943         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
944         if (unlikely(ret))
945                 return ret;
946
947         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
948         return 0;
949 }
950
951 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
952         size_t size, enum dma_data_direction dir,
953         void (*op)(const void *, size_t, int))
954 {
955         unsigned long pfn;
956         size_t left = size;
957
958         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
959         offset %= PAGE_SIZE;
960
961         /*
962          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
963          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
964          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
965          * optimized out.
966          */
967         do {
968                 size_t len = left;
969                 void *vaddr;
970
971                 page = pfn_to_page(pfn);
972
973                 if (PageHighMem(page)) {
974                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
975                                 len = PAGE_SIZE - offset;
976
977                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
978                                 vaddr = kmap_atomic(page);
979                                 op(vaddr + offset, len, dir);
980                                 kunmap_atomic(vaddr);
981                         } else {
982                                 vaddr = kmap_high_get(page);
983                                 if (vaddr) {
984                                         op(vaddr + offset, len, dir);
985                                         kunmap_high(page);
986                                 }
987                         }
988                 } else {
989                         vaddr = page_address(page) + offset;
990                         op(vaddr, len, dir);
991                 }
992                 offset = 0;
993                 pfn++;
994                 left -= len;
995         } while (left);
996 }
997
998 /*
999  * Make an area consistent for devices.
1000  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
1001  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
1002  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
1003  */
1004 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
1005         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1006 {
1007         phys_addr_t paddr;
1008
1009         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
1010
1011         paddr = page_to_phys(page) + off;
1012         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
1013                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1014         } else {
1015                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
1016         }
1017         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
1018 }
1019
1020 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
1021         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1022 {
1023         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + off;
1024
1025         /* FIXME: non-speculating: not required */
1026         /* in any case, don't bother invalidating if DMA to device */
1027         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
1028                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1029
1030                 dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
1031         }
1032
1033         /*
1034          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
1035          */
1036         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
1037                 unsigned long pfn;
1038                 size_t left = size;
1039
1040                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
1041                 off %= PAGE_SIZE;
1042                 if (off) {
1043                         pfn++;
1044                         left -= PAGE_SIZE - off;
1045                 }
1046                 while (left >= PAGE_SIZE) {
1047                         page = pfn_to_page(pfn++);
1048                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
1049                         left -= PAGE_SIZE;
1050                 }
1051         }
1052 }
1053
1054 /**
1055  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1056  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1057  * @sg: list of buffers
1058  * @nents: number of buffers to map
1059  * @dir: DMA transfer direction
1060  *
1061  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1062  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
1063  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
1064  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
1065  * sg_dma_{address,length}.
1066  *
1067  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
1068  * here.
1069  */
1070 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1071                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1072 {
1073         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1074         struct scatterlist *s;
1075         int i, j;
1076
1077         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1078 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
1079                 s->dma_length = s->length;
1080 #endif
1081                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
1082                                                 s->length, dir, attrs);
1083                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
1084                         goto bad_mapping;
1085         }
1086         return nents;
1087
1088  bad_mapping:
1089         for_each_sg(sg, s, i, j)
1090                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1091         return 0;
1092 }
1093
1094 /**
1095  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1096  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1097  * @sg: list of buffers
1098  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1099  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1100  *
1101  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1102  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1103  */
1104 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1105                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1106 {
1107         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1108         struct scatterlist *s;
1109
1110         int i;
1111
1112         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1113                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1114 }
1115
1116 /**
1117  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
1118  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1119  * @sg: list of buffers
1120  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1121  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1122  */
1123 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1124                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1125 {
1126         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1127         struct scatterlist *s;
1128         int i;
1129
1130         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1131                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1132                                          dir);
1133 }
1134
1135 /**
1136  * arm_dma_sync_sg_for_device
1137  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1138  * @sg: list of buffers
1139  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1140  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1141  */
1142 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1143                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1144 {
1145         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1146         struct scatterlist *s;
1147         int i;
1148
1149         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1150                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1151                                             dir);
1152 }
1153
1154 /*
1155  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
1156  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
1157  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
1158  * to this function.
1159  */
1160 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
1161 {
1162         return __dma_supported(dev, mask, false);
1163 }
1164 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
1165
1166 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
1167
1168 static int __init dma_debug_do_init(void)
1169 {
1170         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
1171         return 0;
1172 }
1173 core_initcall(dma_debug_do_init);
1174
1175 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1176
1177 /* IOMMU */
1178
1179 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping);
1180
1181 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1182                                       size_t size)
1183 {
1184         unsigned int order = get_order(size);
1185         unsigned int align = 0;
1186         unsigned int count, start;
1187         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1188         unsigned long flags;
1189         dma_addr_t iova;
1190         int i;
1191
1192         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1193                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1194
1195         count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1196         align = (1 << order) - 1;
1197
1198         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1199         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++) {
1200                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1201                                 mapping->bits, 0, count, align);
1202
1203                 if (start > mapping->bits)
1204                         continue;
1205
1206                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1207                 break;
1208         }
1209
1210         /*
1211          * No unused range found. Try to extend the existing mapping
1212          * and perform a second attempt to reserve an IO virtual
1213          * address range of size bytes.
1214          */
1215         if (i == mapping->nr_bitmaps) {
1216                 if (extend_iommu_mapping(mapping)) {
1217                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1218                         return DMA_ERROR_CODE;
1219                 }
1220
1221                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1222                                 mapping->bits, 0, count, align);
1223
1224                 if (start > mapping->bits) {
1225                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1226                         return DMA_ERROR_CODE;
1227                 }
1228
1229                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1230         }
1231         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1232
1233         iova = mapping->base + (mapping_size * i);
1234         iova += start << PAGE_SHIFT;
1235
1236         return iova;
1237 }
1238
1239 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1240                                dma_addr_t addr, size_t size)
1241 {
1242         unsigned int start, count;
1243         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1244         unsigned long flags;
1245         dma_addr_t bitmap_base;
1246         u32 bitmap_index;
1247
1248         if (!size)
1249                 return;
1250
1251         bitmap_index = (u32) (addr - mapping->base) / (u32) mapping_size;
1252         BUG_ON(addr < mapping->base || bitmap_index > mapping->extensions);
1253
1254         bitmap_base = mapping->base + mapping_size * bitmap_index;
1255
1256         start = (addr - bitmap_base) >> PAGE_SHIFT;
1257
1258         if (addr + size > bitmap_base + mapping_size) {
1259                 /*
1260                  * The address range to be freed reaches into the iova
1261                  * range of the next bitmap. This should not happen as
1262                  * we don't allow this in __alloc_iova (at the
1263                  * moment).
1264                  */
1265                 BUG();
1266         } else
1267                 count = size >> PAGE_SHIFT;
1268
1269         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1270         bitmap_clear(mapping->bitmaps[bitmap_index], start, count);
1271         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1272 }
1273
1274 /* We'll try 2M, 1M, 64K, and finally 4K; array must end with 0! */
1275 static const int iommu_order_array[] = { 9, 8, 4, 0 };
1276
1277 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1278                                           gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1279                                           int coherent_flag)
1280 {
1281         struct page **pages;
1282         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1283         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1284         int i = 0;
1285         int order_idx = 0;
1286
1287         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1288                 pages = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
1289         else
1290                 pages = vzalloc(array_size);
1291         if (!pages)
1292                 return NULL;
1293
1294         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS)
1295         {
1296                 unsigned long order = get_order(size);
1297                 struct page *page;
1298
1299                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
1300                 if (!page)
1301                         goto error;
1302
1303                 __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
1304
1305                 for (i = 0; i < count; i++)
1306                         pages[i] = page + i;
1307
1308                 return pages;
1309         }
1310
1311         /* Go straight to 4K chunks if caller says it's OK. */
1312         if (attrs & DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES)
1313                 order_idx = ARRAY_SIZE(iommu_order_array) - 1;
1314
1315         /*
1316          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1317          */
1318         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1319
1320         while (count) {
1321                 int j, order;
1322
1323                 order = iommu_order_array[order_idx];
1324
1325                 /* Drop down when we get small */
1326                 if (__fls(count) < order) {
1327                         order_idx++;
1328                         continue;
1329                 }
1330
1331                 if (order) {
1332                         /* See if it's easy to allocate a high-order chunk */
1333                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NORETRY, order);
1334
1335                         /* Go down a notch at first sign of pressure */
1336                         if (!pages[i]) {
1337                                 order_idx++;
1338                                 continue;
1339                         }
1340                 } else {
1341                         pages[i] = alloc_pages(gfp, 0);
1342                         if (!pages[i])
1343                                 goto error;
1344                 }
1345
1346                 if (order) {
1347                         split_page(pages[i], order);
1348                         j = 1 << order;
1349                         while (--j)
1350                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1351                 }
1352
1353                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order, coherent_flag);
1354                 i += 1 << order;
1355                 count -= 1 << order;
1356         }
1357
1358         return pages;
1359 error:
1360         while (i--)
1361                 if (pages[i])
1362                         __free_pages(pages[i], 0);
1363         kvfree(pages);
1364         return NULL;
1365 }
1366
1367 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1368                                size_t size, unsigned long attrs)
1369 {
1370         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1371         int i;
1372
1373         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS) {
1374                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1375         } else {
1376                 for (i = 0; i < count; i++)
1377                         if (pages[i])
1378                                 __free_pages(pages[i], 0);
1379         }
1380
1381         kvfree(pages);
1382         return 0;
1383 }
1384
1385 /*
1386  * Create a CPU mapping for a specified pages
1387  */
1388 static void *
1389 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1390                     const void *caller)
1391 {
1392         return dma_common_pages_remap(pages, size,
1393                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP, prot, caller);
1394 }
1395
1396 /*
1397  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1398  */
1399 static dma_addr_t
1400 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1401 {
1402         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1403         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1404         dma_addr_t dma_addr, iova;
1405         int i;
1406
1407         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1408         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1409                 return dma_addr;
1410
1411         iova = dma_addr;
1412         for (i = 0; i < count; ) {
1413                 int ret;
1414
1415                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1416                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1417                 unsigned int len, j;
1418
1419                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1420                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1421                                 break;
1422
1423                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1424                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1425                                 IOMMU_READ|IOMMU_WRITE);
1426                 if (ret < 0)
1427                         goto fail;
1428                 iova += len;
1429                 i = j;
1430         }
1431         return dma_addr;
1432 fail:
1433         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1434         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1435         return DMA_ERROR_CODE;
1436 }
1437
1438 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1439 {
1440         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1441
1442         /*
1443          * add optional in-page offset from iova to size and align
1444          * result to page size
1445          */
1446         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1447         iova &= PAGE_MASK;
1448
1449         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1450         __free_iova(mapping, iova, size);
1451         return 0;
1452 }
1453
1454 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1455 {
1456         struct page *page;
1457         phys_addr_t phys;
1458
1459         phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, (unsigned long)addr);
1460         page = phys_to_page(phys);
1461
1462         return (struct page **)page;
1463 }
1464
1465 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, unsigned long attrs)
1466 {
1467         struct vm_struct *area;
1468
1469         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1470                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1471
1472         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1473                 return cpu_addr;
1474
1475         area = find_vm_area(cpu_addr);
1476         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1477                 return area->pages;
1478         return NULL;
1479 }
1480
1481 static void *__iommu_alloc_simple(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
1482                                   dma_addr_t *handle, int coherent_flag)
1483 {
1484         struct page *page;
1485         void *addr;
1486
1487         if (coherent_flag  == COHERENT)
1488                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
1489         else
1490                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1491         if (!addr)
1492                 return NULL;
1493
1494         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size);
1495         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1496                 goto err_mapping;
1497
1498         return addr;
1499
1500 err_mapping:
1501         __free_from_pool(addr, size);
1502         return NULL;
1503 }
1504
1505 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1506                         dma_addr_t handle, size_t size, int coherent_flag)
1507 {
1508         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1509         if (coherent_flag == COHERENT)
1510                 __dma_free_buffer(virt_to_page(cpu_addr), size);
1511         else
1512                 __free_from_pool(cpu_addr, size);
1513 }
1514
1515 static void *__arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1516             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1517             int coherent_flag)
1518 {
1519         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
1520         struct page **pages;
1521         void *addr = NULL;
1522
1523         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1524         size = PAGE_ALIGN(size);
1525
1526         if (coherent_flag  == COHERENT || !gfpflags_allow_blocking(gfp))
1527                 return __iommu_alloc_simple(dev, size, gfp, handle,
1528                                             coherent_flag);
1529
1530         /*
1531          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1532          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1533          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1534          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1535          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1536          */
1537         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1538
1539         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs, coherent_flag);
1540         if (!pages)
1541                 return NULL;
1542
1543         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1544         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1545                 goto err_buffer;
1546
1547         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1548                 return pages;
1549
1550         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1551                                    __builtin_return_address(0));
1552         if (!addr)
1553                 goto err_mapping;
1554
1555         return addr;
1556
1557 err_mapping:
1558         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1559 err_buffer:
1560         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1561         return NULL;
1562 }
1563
1564 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1565             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1566 {
1567         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, NORMAL);
1568 }
1569
1570 static void *arm_coherent_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1571                     dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1572 {
1573         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, COHERENT);
1574 }
1575
1576 static int __arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1577                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1578                     unsigned long attrs)
1579 {
1580         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1581         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1582         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1583         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1584         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
1585
1586         if (!pages)
1587                 return -ENXIO;
1588
1589         if (off >= nr_pages || (usize >> PAGE_SHIFT) > nr_pages - off)
1590                 return -ENXIO;
1591
1592         pages += off;
1593
1594         do {
1595                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1596                 if (ret) {
1597                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1598                         return ret;
1599                 }
1600                 uaddr += PAGE_SIZE;
1601                 usize -= PAGE_SIZE;
1602         } while (usize > 0);
1603
1604         return 0;
1605 }
1606 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1607                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1608                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1609 {
1610         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1611
1612         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1613 }
1614
1615 static int arm_coherent_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1616                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1617                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1618 {
1619         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1620 }
1621
1622 /*
1623  * free a page as defined by the above mapping.
1624  * Must not be called with IRQs disabled.
1625  */
1626 void __arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1627         dma_addr_t handle, unsigned long attrs, int coherent_flag)
1628 {
1629         struct page **pages;
1630         size = PAGE_ALIGN(size);
1631
1632         if (coherent_flag == COHERENT || __in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1633                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size, coherent_flag);
1634                 return;
1635         }
1636
1637         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1638         if (!pages) {
1639                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1640                 return;
1641         }
1642
1643         if ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0) {
1644                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
1645                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
1646         }
1647
1648         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1649         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1650 }
1651
1652 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1653                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1654 {
1655         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, NORMAL);
1656 }
1657
1658 void arm_coherent_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1659                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1660 {
1661         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, COHERENT);
1662 }
1663
1664 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1665                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1666                                  size_t size, unsigned long attrs)
1667 {
1668         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1669         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1670
1671         if (!pages)
1672                 return -ENXIO;
1673
1674         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1675                                          GFP_KERNEL);
1676 }
1677
1678 static int __dma_direction_to_prot(enum dma_data_direction dir)
1679 {
1680         int prot;
1681
1682         switch (dir) {
1683         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1684                 prot = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1685                 break;
1686         case DMA_TO_DEVICE:
1687                 prot = IOMMU_READ;
1688                 break;
1689         case DMA_FROM_DEVICE:
1690                 prot = IOMMU_WRITE;
1691                 break;
1692         default:
1693                 prot = 0;
1694         }
1695
1696         return prot;
1697 }
1698
1699 /*
1700  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1701  */
1702 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1703                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1704                           enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1705                           bool is_coherent)
1706 {
1707         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1708         dma_addr_t iova, iova_base;
1709         int ret = 0;
1710         unsigned int count;
1711         struct scatterlist *s;
1712         int prot;
1713
1714         size = PAGE_ALIGN(size);
1715         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1716
1717         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1718         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1719                 return -ENOMEM;
1720
1721         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1722                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1723                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1724
1725                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1726                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1727
1728                 prot = __dma_direction_to_prot(dir);
1729
1730                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1731                 if (ret < 0)
1732                         goto fail;
1733                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1734                 iova += len;
1735         }
1736         *handle = iova_base;
1737
1738         return 0;
1739 fail:
1740         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1741         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1742         return ret;
1743 }
1744
1745 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1746                      enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1747                      bool is_coherent)
1748 {
1749         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1750         int i, count = 0;
1751         unsigned int offset = s->offset;
1752         unsigned int size = s->offset + s->length;
1753         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1754
1755         for (i = 1; i < nents; i++) {
1756                 s = sg_next(s);
1757
1758                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1759                 s->dma_length = 0;
1760
1761                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1762                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1763                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1764                                 goto bad_mapping;
1765
1766                         dma->dma_address += offset;
1767                         dma->dma_length = size - offset;
1768
1769                         size = offset = s->offset;
1770                         start = s;
1771                         dma = sg_next(dma);
1772                         count += 1;
1773                 }
1774                 size += s->length;
1775         }
1776         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1777                 is_coherent) < 0)
1778                 goto bad_mapping;
1779
1780         dma->dma_address += offset;
1781         dma->dma_length = size - offset;
1782
1783         return count+1;
1784
1785 bad_mapping:
1786         for_each_sg(sg, s, count, i)
1787                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1788         return 0;
1789 }
1790
1791 /**
1792  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1793  * @dev: valid struct device pointer
1794  * @sg: list of buffers
1795  * @nents: number of buffers to map
1796  * @dir: DMA transfer direction
1797  *
1798  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1799  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1800  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1801  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1802  */
1803 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1804                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1805 {
1806         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1807 }
1808
1809 /**
1810  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1811  * @dev: valid struct device pointer
1812  * @sg: list of buffers
1813  * @nents: number of buffers to map
1814  * @dir: DMA transfer direction
1815  *
1816  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1817  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1818  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1819  * sg_dma_{address,length}.
1820  */
1821 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1822                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1823 {
1824         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1825 }
1826
1827 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1828                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1829                 unsigned long attrs, bool is_coherent)
1830 {
1831         struct scatterlist *s;
1832         int i;
1833
1834         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1835                 if (sg_dma_len(s))
1836                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1837                                                sg_dma_len(s));
1838                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1839                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1840                                               s->length, dir);
1841         }
1842 }
1843
1844 /**
1845  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1846  * @dev: valid struct device pointer
1847  * @sg: list of buffers
1848  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1849  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1850  *
1851  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1852  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1853  */
1854 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1855                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1856                 unsigned long attrs)
1857 {
1858         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1859 }
1860
1861 /**
1862  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1863  * @dev: valid struct device pointer
1864  * @sg: list of buffers
1865  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1866  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1867  *
1868  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1869  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1870  */
1871 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1872                         enum dma_data_direction dir,
1873                         unsigned long attrs)
1874 {
1875         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1876 }
1877
1878 /**
1879  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1880  * @dev: valid struct device pointer
1881  * @sg: list of buffers
1882  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1883  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1884  */
1885 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1886                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1887 {
1888         struct scatterlist *s;
1889         int i;
1890
1891         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1892                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1893
1894 }
1895
1896 /**
1897  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1898  * @dev: valid struct device pointer
1899  * @sg: list of buffers
1900  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1901  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1902  */
1903 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1904                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1905 {
1906         struct scatterlist *s;
1907         int i;
1908
1909         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1910                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1911 }
1912
1913
1914 /**
1915  * arm_coherent_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  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1923  */
1924 static dma_addr_t arm_coherent_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         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1929         dma_addr_t dma_addr;
1930         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1931
1932         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1933         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1934                 return dma_addr;
1935
1936         prot = __dma_direction_to_prot(dir);
1937
1938         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1939         if (ret < 0)
1940                 goto fail;
1941
1942         return dma_addr + offset;
1943 fail:
1944         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1945         return DMA_ERROR_CODE;
1946 }
1947
1948 /**
1949  * arm_iommu_map_page
1950  * @dev: valid struct device pointer
1951  * @page: page that buffer resides in
1952  * @offset: offset into page for start of buffer
1953  * @size: size of buffer to map
1954  * @dir: DMA transfer direction
1955  *
1956  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1957  */
1958 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1959              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1960              unsigned long attrs)
1961 {
1962         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1963                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1964
1965         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1966 }
1967
1968 /**
1969  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1970  * @dev: valid struct device pointer
1971  * @handle: DMA address of buffer
1972  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1973  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1974  *
1975  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1976  */
1977 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1978                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1979 {
1980         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1981         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1982         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1983         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1984
1985         if (!iova)
1986                 return;
1987
1988         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1989         __free_iova(mapping, iova, len);
1990 }
1991
1992 /**
1993  * arm_iommu_unmap_page
1994  * @dev: valid struct device pointer
1995  * @handle: DMA address of buffer
1996  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1997  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1998  *
1999  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
2000  */
2001 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
2002                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2003 {
2004         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2005         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2006         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2007         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2008         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2009
2010         if (!iova)
2011                 return;
2012
2013         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
2014                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2015
2016         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2017         __free_iova(mapping, iova, len);
2018 }
2019
2020 /**
2021  * arm_iommu_map_resource - map a device resource for DMA
2022  * @dev: valid struct device pointer
2023  * @phys_addr: physical address of resource
2024  * @size: size of resource to map
2025  * @dir: DMA transfer direction
2026  */
2027 static dma_addr_t arm_iommu_map_resource(struct device *dev,
2028                 phys_addr_t phys_addr, size_t size,
2029                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2030 {
2031         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2032         dma_addr_t dma_addr;
2033         int ret, prot;
2034         phys_addr_t addr = phys_addr & PAGE_MASK;
2035         unsigned int offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
2036         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2037
2038         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
2039         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
2040                 return dma_addr;
2041
2042         prot = __dma_direction_to_prot(dir) | IOMMU_MMIO;
2043
2044         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, addr, len, prot);
2045         if (ret < 0)
2046                 goto fail;
2047
2048         return dma_addr + offset;
2049 fail:
2050         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
2051         return DMA_ERROR_CODE;
2052 }
2053
2054 /**
2055  * arm_iommu_unmap_resource - unmap a device DMA resource
2056  * @dev: valid struct device pointer
2057  * @dma_handle: DMA address to resource
2058  * @size: size of resource to map
2059  * @dir: DMA transfer direction
2060  */
2061 static void arm_iommu_unmap_resource(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
2062                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
2063                 unsigned long attrs)
2064 {
2065         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2066         dma_addr_t iova = dma_handle & PAGE_MASK;
2067         unsigned int offset = dma_handle & ~PAGE_MASK;
2068         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2069
2070         if (!iova)
2071                 return;
2072
2073         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2074         __free_iova(mapping, iova, len);
2075 }
2076
2077 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
2078                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2079 {
2080         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2081         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2082         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2083         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2084
2085         if (!iova)
2086                 return;
2087
2088         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2089 }
2090
2091 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
2092                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2093 {
2094         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2095         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2096         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2097         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2098
2099         if (!iova)
2100                 return;
2101
2102         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
2103 }
2104
2105 struct dma_map_ops iommu_ops = {
2106         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
2107         .free           = arm_iommu_free_attrs,
2108         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
2109         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2110
2111         .map_page               = arm_iommu_map_page,
2112         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
2113         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
2114         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
2115
2116         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
2117         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
2118         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
2119         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
2120
2121         .map_resource           = arm_iommu_map_resource,
2122         .unmap_resource         = arm_iommu_unmap_resource,
2123 };
2124
2125 struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
2126         .alloc          = arm_coherent_iommu_alloc_attrs,
2127         .free           = arm_coherent_iommu_free_attrs,
2128         .mmap           = arm_coherent_iommu_mmap_attrs,
2129         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2130
2131         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
2132         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
2133
2134         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
2135         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
2136
2137         .map_resource   = arm_iommu_map_resource,
2138         .unmap_resource = arm_iommu_unmap_resource,
2139 };
2140
2141 /**
2142  * arm_iommu_create_mapping
2143  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
2144  * @base: start address of the valid IO address space
2145  * @size: maximum size of the valid IO address space
2146  *
2147  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
2148  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
2149  * mapping with IOMMU aware functions.
2150  *
2151  * The client device need to be attached to the mapping with
2152  * arm_iommu_attach_device function.
2153  */
2154 struct dma_iommu_mapping *
2155 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, u64 size)
2156 {
2157         unsigned int bits = size >> PAGE_SHIFT;
2158         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(bits) * sizeof(long);
2159         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2160         int extensions = 1;
2161         int err = -ENOMEM;
2162
2163         /* currently only 32-bit DMA address space is supported */
2164         if (size > DMA_BIT_MASK(32) + 1)
2165                 return ERR_PTR(-ERANGE);
2166
2167         if (!bitmap_size)
2168                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2169
2170         if (bitmap_size > PAGE_SIZE) {
2171                 extensions = bitmap_size / PAGE_SIZE;
2172                 bitmap_size = PAGE_SIZE;
2173         }
2174
2175         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
2176         if (!mapping)
2177                 goto err;
2178
2179         mapping->bitmap_size = bitmap_size;
2180         mapping->bitmaps = kzalloc(extensions * sizeof(unsigned long *),
2181                                 GFP_KERNEL);
2182         if (!mapping->bitmaps)
2183                 goto err2;
2184
2185         mapping->bitmaps[0] = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
2186         if (!mapping->bitmaps[0])
2187                 goto err3;
2188
2189         mapping->nr_bitmaps = 1;
2190         mapping->extensions = extensions;
2191         mapping->base = base;
2192         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
2193
2194         spin_lock_init(&mapping->lock);
2195
2196         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2197         if (!mapping->domain)
2198                 goto err4;
2199
2200         kref_init(&mapping->kref);
2201         return mapping;
2202 err4:
2203         kfree(mapping->bitmaps[0]);
2204 err3:
2205         kfree(mapping->bitmaps);
2206 err2:
2207         kfree(mapping);
2208 err:
2209         return ERR_PTR(err);
2210 }
2211 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
2212
2213 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
2214 {
2215         int i;
2216         struct dma_iommu_mapping *mapping =
2217                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
2218
2219         iommu_domain_free(mapping->domain);
2220         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++)
2221                 kfree(mapping->bitmaps[i]);
2222         kfree(mapping->bitmaps);
2223         kfree(mapping);
2224 }
2225
2226 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2227 {
2228         int next_bitmap;
2229
2230         if (mapping->nr_bitmaps >= mapping->extensions)
2231                 return -EINVAL;
2232
2233         next_bitmap = mapping->nr_bitmaps;
2234         mapping->bitmaps[next_bitmap] = kzalloc(mapping->bitmap_size,
2235                                                 GFP_ATOMIC);
2236         if (!mapping->bitmaps[next_bitmap])
2237                 return -ENOMEM;
2238
2239         mapping->nr_bitmaps++;
2240
2241         return 0;
2242 }
2243
2244 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2245 {
2246         if (mapping)
2247                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2248 }
2249 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
2250
2251 static int __arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2252                                      struct dma_iommu_mapping *mapping)
2253 {
2254         int err;
2255
2256         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
2257         if (err)
2258                 return err;
2259
2260         kref_get(&mapping->kref);
2261         to_dma_iommu_mapping(dev) = mapping;
2262
2263         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
2264         return 0;
2265 }
2266
2267 /**
2268  * arm_iommu_attach_device
2269  * @dev: valid struct device pointer
2270  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
2271  *      arm_iommu_create_mapping)
2272  *
2273  * Attaches specified io address space mapping to the provided device.
2274  * This replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
2275  * IOMMU aware version.
2276  *
2277  * More than one client might be attached to the same io address space
2278  * mapping.
2279  */
2280 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2281                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
2282 {
2283         int err;
2284
2285         err = __arm_iommu_attach_device(dev, mapping);
2286         if (err)
2287                 return err;
2288
2289         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
2290         return 0;
2291 }
2292 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
2293
2294 static void __arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2295 {
2296         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2297
2298         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2299         if (!mapping) {
2300                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
2301                 return;
2302         }
2303
2304         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
2305         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2306         to_dma_iommu_mapping(dev) = NULL;
2307
2308         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
2309 }
2310
2311 /**
2312  * arm_iommu_detach_device
2313  * @dev: valid struct device pointer
2314  *
2315  * Detaches the provided device from a previously attached map.
2316  * This voids the dma operations (dma_map_ops pointer)
2317  */
2318 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2319 {
2320         __arm_iommu_detach_device(dev);
2321         set_dma_ops(dev, NULL);
2322 }
2323 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
2324
2325 static struct dma_map_ops *arm_get_iommu_dma_map_ops(bool coherent)
2326 {
2327         return coherent ? &iommu_coherent_ops : &iommu_ops;
2328 }
2329
2330 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2331                                     const struct iommu_ops *iommu)
2332 {
2333         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2334
2335         if (!iommu)
2336                 return false;
2337
2338         mapping = arm_iommu_create_mapping(dev->bus, dma_base, size);
2339         if (IS_ERR(mapping)) {
2340                 pr_warn("Failed to create %llu-byte IOMMU mapping for device %s\n",
2341                                 size, dev_name(dev));
2342                 return false;
2343         }
2344
2345         if (__arm_iommu_attach_device(dev, mapping)) {
2346                 pr_warn("Failed to attached device %s to IOMMU_mapping\n",
2347                                 dev_name(dev));
2348                 arm_iommu_release_mapping(mapping);
2349                 return false;
2350         }
2351
2352         return true;
2353 }
2354
2355 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev)
2356 {
2357         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2358
2359         if (!mapping)
2360                 return;
2361
2362         __arm_iommu_detach_device(dev);
2363         arm_iommu_release_mapping(mapping);
2364 }
2365
2366 #else
2367
2368 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2369                                     const struct iommu_ops *iommu)
2370 {
2371         return false;
2372 }
2373
2374 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev) { }
2375
2376 #define arm_get_iommu_dma_map_ops arm_get_dma_map_ops
2377
2378 #endif  /* CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU */
2379
2380 static struct dma_map_ops *arm_get_dma_map_ops(bool coherent)
2381 {
2382         return coherent ? &arm_coherent_dma_ops : &arm_dma_ops;
2383 }
2384
2385 void arch_setup_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2386                         const struct iommu_ops *iommu, bool coherent)
2387 {
2388         struct dma_map_ops *dma_ops;
2389
2390         dev->archdata.dma_coherent = coherent;
2391         if (arm_setup_iommu_dma_ops(dev, dma_base, size, iommu))
2392                 dma_ops = arm_get_iommu_dma_map_ops(coherent);
2393         else
2394                 dma_ops = arm_get_dma_map_ops(coherent);
2395
2396         set_dma_ops(dev, dma_ops);
2397 }
2398
2399 void arch_teardown_dma_ops(struct device *dev)
2400 {
2401         arm_teardown_iommu_dma_ops(dev);
2402 }