drivers/iommu/amd_iommu.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2007-2010 Advanced Micro Devices, Inc.
   3  * Author: Joerg Roedel <jroedel@suse.de>
   4  *         Leo Duran <leo.duran@amd.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   7  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published
   8  * by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  18  */
  19
  20 #include <linux/ratelimit.h>
  21 #include <linux/pci.h>
  22 #include <linux/acpi.h>
  23 #include <linux/amba/bus.h>
  24 #include <linux/platform_device.h>
  25 #include <linux/pci-ats.h>
  26 #include <linux/bitmap.h>
  27 #include <linux/slab.h>
  28 #include <linux/debugfs.h>
  29 #include <linux/scatterlist.h>
  30 #include <linux/dma-mapping.h>
  31 #include <linux/iommu-helper.h>
  32 #include <linux/iommu.h>
  33 #include <linux/delay.h>
  34 #include <linux/amd-iommu.h>
  35 #include <linux/notifier.h>
  36 #include <linux/export.h>
  37 #include <linux/irq.h>
  38 #include <linux/msi.h>
  39 #include <linux/dma-contiguous.h>
  40 #include <linux/irqdomain.h>
  41 #include <linux/percpu.h>
  42 #include <linux/iova.h>
  43 #include <asm/irq_remapping.h>
  44 #include <asm/io_apic.h>
  45 #include <asm/apic.h>
  46 #include <asm/hw_irq.h>
  47 #include <asm/msidef.h>
  48 #include <asm/proto.h>
  49 #include <asm/iommu.h>
  50 #include <asm/gart.h>
  51 #include <asm/dma.h>
  52
  53 #include "amd_iommu_proto.h"
  54 #include "amd_iommu_types.h"
  55 #include "irq_remapping.h"
  56
  57 #define AMD_IOMMU_MAPPING_ERROR 0
  58
  59 #define CMD_SET_TYPE(cmd, t) ((cmd)->data[1] |= ((t) << 28))
  60
  61 #define LOOP_TIMEOUT    100000
  62
  63 /* IO virtual address start page frame number */
  64 #define IOVA_START_PFN          (1)
  65 #define IOVA_PFN(addr)          ((addr) >> PAGE_SHIFT)
  66 #define DMA_32BIT_PFN           IOVA_PFN(DMA_BIT_MASK(32))
  67
  68 /* Reserved IOVA ranges */
  69 #define MSI_RANGE_START         (0xfee00000)
  70 #define MSI_RANGE_END           (0xfeefffff)
  71 #define HT_RANGE_START          (0xfd00000000ULL)
  72 #define HT_RANGE_END            (0xffffffffffULL)
  73
  74 /*
  75  * This bitmap is used to advertise the page sizes our hardware support
  76  * to the IOMMU core, which will then use this information to split
  77  * physically contiguous memory regions it is mapping into page sizes
  78  * that we support.
  79  *
  80  * 512GB Pages are not supported due to a hardware bug
  81  */
  82 #define AMD_IOMMU_PGSIZES       ((~0xFFFUL) & ~(2ULL << 38))
  83
  84 static DEFINE_RWLOCK(amd_iommu_devtable_lock);
  85
  86 /* List of all available dev_data structures */
  87 static LIST_HEAD(dev_data_list);
  88 static DEFINE_SPINLOCK(dev_data_list_lock);
  89
  90 LIST_HEAD(ioapic_map);
  91 LIST_HEAD(hpet_map);
  92 LIST_HEAD(acpihid_map);
  93
  94 /*
  95  * Domain for untranslated devices - only allocated
  96  * if iommu=pt passed on kernel cmd line.
  97  */
  98 const struct iommu_ops amd_iommu_ops;
  99
 100 static ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(ppr_notifier);
 101 int amd_iommu_max_glx_val = -1;
 102
 103 static const struct dma_map_ops amd_iommu_dma_ops;
 104
 105 /*
 106  * This struct contains device specific data for the IOMMU
 107  */
 108 struct iommu_dev_data {
 109         struct list_head list;            /* For domain->dev_list */
 110         struct list_head dev_data_list;   /* For global dev_data_list */
 111         struct protection_domain *domain; /* Domain the device is bound to */
 112         u16 devid;                        /* PCI Device ID */
 113         u16 alias;                        /* Alias Device ID */
 114         bool iommu_v2;                    /* Device can make use of IOMMUv2 */
 115         bool passthrough;                 /* Device is identity mapped */
 116         struct {
 117                 bool enabled;
 118                 int qdep;
 119         } ats;                            /* ATS state */
 120         bool pri_tlp;                     /* PASID TLB required for
 121                                              PPR completions */
 122         u32 errata;                       /* Bitmap for errata to apply */
 123         bool use_vapic;                   /* Enable device to use vapic mode */
 124
 125         struct ratelimit_state rs;        /* Ratelimit IOPF messages */
 126 };
 127
 128 /*
 129  * general struct to manage commands send to an IOMMU
 130  */
 131 struct iommu_cmd {
 132         u32 data[4];
 133 };
 134
 135 struct kmem_cache *amd_iommu_irq_cache;
 136
 137 static void update_domain(struct protection_domain *domain);
 138 static int protection_domain_init(struct protection_domain *domain);
 139 static void detach_device(struct device *dev);
 140
 141 #define FLUSH_QUEUE_SIZE 256
 142
 143 struct flush_queue_entry {
 144         unsigned long iova_pfn;
 145         unsigned long pages;
 146         u64 counter; /* Flush counter when this entry was added to the queue */
 147 };
 148
 149 struct flush_queue {
 150         struct flush_queue_entry *entries;
 151         unsigned head, tail;
 152         spinlock_t lock;
 153 };
 154
 155 /*
 156  * Data container for a dma_ops specific protection domain
 157  */
 158 struct dma_ops_domain {
 159         /* generic protection domain information */
 160         struct protection_domain domain;
 161
 162         /* IOVA RB-Tree */
 163         struct iova_domain iovad;
 164
 165         struct flush_queue __percpu *flush_queue;
 166
 167         /*
 168          * We need two counter here to be race-free wrt. IOTLB flushing and
 169          * adding entries to the flush queue.
 170          *
 171          * The flush_start_cnt is incremented _before_ the IOTLB flush starts.
 172          * New entries added to the flush ring-buffer get their 'counter' value
 173          * from here. This way we can make sure that entries added to the queue
 174          * (or other per-cpu queues of the same domain) while the TLB is about
 175          * to be flushed are not considered to be flushed already.
 176          */
 177         atomic64_t flush_start_cnt;
 178
 179         /*
 180          * The flush_finish_cnt is incremented when an IOTLB flush is complete.
 181          * This value is always smaller than flush_start_cnt. The queue_add
 182          * function frees all IOVAs that have a counter value smaller than
 183          * flush_finish_cnt. This makes sure that we only free IOVAs that are
 184          * flushed out of the IOTLB of the domain.
 185          */
 186         atomic64_t flush_finish_cnt;
 187
 188         /*
 189          * Timer to make sure we don't keep IOVAs around unflushed
 190          * for too long
 191          */
 192         struct timer_list flush_timer;
 193         atomic_t flush_timer_on;
 194 };
 195
 196 static struct iova_domain reserved_iova_ranges;
 197 static struct lock_class_key reserved_rbtree_key;
 198
 199 /****************************************************************************
 200  *
 201  * Helper functions
 202  *
 203  ****************************************************************************/
 204
 205 static inline int match_hid_uid(struct device *dev,
 206                                 struct acpihid_map_entry *entry)
 207 {
 208         const char *hid, *uid;
 209
 210         hid = acpi_device_hid(ACPI_COMPANION(dev));
 211         uid = acpi_device_uid(ACPI_COMPANION(dev));
 212
 213         if (!hid || !(*hid))
 214                 return -ENODEV;
 215
 216         if (!uid || !(*uid))
 217                 return strcmp(hid, entry->hid);
 218
 219         if (!(*entry->uid))
 220                 return strcmp(hid, entry->hid);
 221
 222         return (strcmp(hid, entry->hid) || strcmp(uid, entry->uid));
 223 }
 224
 225 static inline u16 get_pci_device_id(struct device *dev)
 226 {
 227         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
 228
 229         return PCI_DEVID(pdev->bus->number, pdev->devfn);
 230 }
 231
 232 static inline int get_acpihid_device_id(struct device *dev,
 233                                         struct acpihid_map_entry **entry)
 234 {
 235         struct acpihid_map_entry *p;
 236
 237         list_for_each_entry(p, &acpihid_map, list) {
 238                 if (!match_hid_uid(dev, p)) {
 239                         if (entry)
 240                                 *entry = p;
 241                         return p->devid;
 242                 }
 243         }
 244         return -EINVAL;
 245 }
 246
 247 static inline int get_device_id(struct device *dev)
 248 {
 249         int devid;
 250
 251         if (dev_is_pci(dev))
 252                 devid = get_pci_device_id(dev);
 253         else
 254                 devid = get_acpihid_device_id(dev, NULL);
 255
 256         return devid;
 257 }
 258
 259 static struct protection_domain *to_pdomain(struct iommu_domain *dom)
 260 {
 261         return container_of(dom, struct protection_domain, domain);
 262 }
 263
 264 static struct dma_ops_domain* to_dma_ops_domain(struct protection_domain *domain)
 265 {
 266         BUG_ON(domain->flags != PD_DMA_OPS_MASK);
 267         return container_of(domain, struct dma_ops_domain, domain);
 268 }
 269
 270 static struct iommu_dev_data *alloc_dev_data(u16 devid)
 271 {
 272         struct iommu_dev_data *dev_data;
 273         unsigned long flags;
 274
 275         dev_data = kzalloc(sizeof(*dev_data), GFP_KERNEL);
 276         if (!dev_data)
 277                 return NULL;
 278
 279         dev_data->devid = devid;
 280
 281         spin_lock_irqsave(&dev_data_list_lock, flags);
 282         list_add_tail(&dev_data->dev_data_list, &dev_data_list);
 283         spin_unlock_irqrestore(&dev_data_list_lock, flags);
 284
 285         ratelimit_default_init(&dev_data->rs);
 286
 287         return dev_data;
 288 }
 289
 290 static struct iommu_dev_data *search_dev_data(u16 devid)
 291 {
 292         struct iommu_dev_data *dev_data;
 293         unsigned long flags;
 294
 295         spin_lock_irqsave(&dev_data_list_lock, flags);
 296         list_for_each_entry(dev_data, &dev_data_list, dev_data_list) {
 297                 if (dev_data->devid == devid)
 298                         goto out_unlock;
 299         }
 300
 301         dev_data = NULL;
 302
 303 out_unlock:
 304         spin_unlock_irqrestore(&dev_data_list_lock, flags);
 305
 306         return dev_data;
 307 }
 308
 309 static int __last_alias(struct pci_dev *pdev, u16 alias, void *data)
 310 {
 311         *(u16 *)data = alias;
 312         return 0;
 313 }
 314
 315 static u16 get_alias(struct device *dev)
 316 {
 317         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
 318         u16 devid, ivrs_alias, pci_alias;
 319
 320         /* The callers make sure that get_device_id() does not fail here */
 321         devid = get_device_id(dev);
 322         ivrs_alias = amd_iommu_alias_table[devid];
 323         pci_for_each_dma_alias(pdev, __last_alias, &pci_alias);
 324
 325         if (ivrs_alias == pci_alias)
 326                 return ivrs_alias;
 327
 328         /*
 329          * DMA alias showdown
 330          *
 331          * The IVRS is fairly reliable in telling us about aliases, but it
 332          * can't know about every screwy device.  If we don't have an IVRS
 333          * reported alias, use the PCI reported alias.  In that case we may
 334          * still need to initialize the rlookup and dev_table entries if the
 335          * alias is to a non-existent device.
 336          */
 337         if (ivrs_alias == devid) {
 338                 if (!amd_iommu_rlookup_table[pci_alias]) {
 339                         amd_iommu_rlookup_table[pci_alias] =
 340                                 amd_iommu_rlookup_table[devid];
 341                         memcpy(amd_iommu_dev_table[pci_alias].data,
 342                                amd_iommu_dev_table[devid].data,
 343                                sizeof(amd_iommu_dev_table[pci_alias].data));
 344                 }
 345
 346                 return pci_alias;
 347         }
 348
 349         pr_info("AMD-Vi: Using IVRS reported alias %02x:%02x.%d "
 350                 "for device %s[%04x:%04x], kernel reported alias "
 351                 "%02x:%02x.%d\n", PCI_BUS_NUM(ivrs_alias), PCI_SLOT(ivrs_alias),
 352                 PCI_FUNC(ivrs_alias), dev_name(dev), pdev->vendor, pdev->device,
 353                 PCI_BUS_NUM(pci_alias), PCI_SLOT(pci_alias),
 354                 PCI_FUNC(pci_alias));
 355
 356         /*
 357          * If we don't have a PCI DMA alias and the IVRS alias is on the same
 358          * bus, then the IVRS table may know about a quirk that we don't.
 359          */
 360         if (pci_alias == devid &&
 361             PCI_BUS_NUM(ivrs_alias) == pdev->bus->number) {
 362                 pci_add_dma_alias(pdev, ivrs_alias & 0xff);
 363                 pr_info("AMD-Vi: Added PCI DMA alias %02x.%d for %s\n",
 364                         PCI_SLOT(ivrs_alias), PCI_FUNC(ivrs_alias),
 365                         dev_name(dev));
 366         }
 367
 368         return ivrs_alias;
 369 }
 370
 371 static struct iommu_dev_data *find_dev_data(u16 devid)
 372 {
 373         struct iommu_dev_data *dev_data;
 374
 375         dev_data = search_dev_data(devid);
 376
 377         if (dev_data == NULL)
 378                 dev_data = alloc_dev_data(devid);
 379
 380         return dev_data;
 381 }
 382
 383 static struct iommu_dev_data *get_dev_data(struct device *dev)
 384 {
 385         return dev->archdata.iommu;
 386 }
 387
 388 /*
 389 * Find or create an IOMMU group for a acpihid device.
 390 */
 391 static struct iommu_group *acpihid_device_group(struct device *dev)
 392 {
 393         struct acpihid_map_entry *p, *entry = NULL;
 394         int devid;
 395
 396         devid = get_acpihid_device_id(dev, &entry);
 397         if (devid < 0)
 398                 return ERR_PTR(devid);
 399
 400         list_for_each_entry(p, &acpihid_map, list) {
 401                 if ((devid == p->devid) && p->group)
 402                         entry->group = p->group;
 403         }
 404
 405         if (!entry->group)
 406                 entry->group = generic_device_group(dev);
 407         else
 408                 iommu_group_ref_get(entry->group);
 409
 410         return entry->group;
 411 }
 412
 413 static bool pci_iommuv2_capable(struct pci_dev *pdev)
 414 {
 415         static const int caps[] = {
 416                 PCI_EXT_CAP_ID_ATS,
 417                 PCI_EXT_CAP_ID_PRI,
 418                 PCI_EXT_CAP_ID_PASID,
 419         };
 420         int i, pos;
 421
 422         for (i = 0; i < 3; ++i) {
 423                 pos = pci_find_ext_capability(pdev, caps[i]);
 424                 if (pos == 0)
 425                         return false;
 426         }
 427
 428         return true;
 429 }
 430
 431 static bool pdev_pri_erratum(struct pci_dev *pdev, u32 erratum)
 432 {
 433         struct iommu_dev_data *dev_data;
 434
 435         dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
 436
 437         return dev_data->errata & (1 << erratum) ? true : false;
 438 }
 439
 440 /*
 441  * This function checks if the driver got a valid device from the caller to
 442  * avoid dereferencing invalid pointers.
 443  */
 444 static bool check_device(struct device *dev)
 445 {
 446         int devid;
 447
 448         if (!dev || !dev->dma_mask)
 449                 return false;
 450
 451         devid = get_device_id(dev);
 452         if (devid < 0)
 453                 return false;
 454
 455         /* Out of our scope? */
 456         if (devid > amd_iommu_last_bdf)
 457                 return false;
 458
 459         if (amd_iommu_rlookup_table[devid] == NULL)
 460                 return false;
 461
 462         return true;
 463 }
 464
 465 static void init_iommu_group(struct device *dev)
 466 {
 467         struct iommu_group *group;
 468
 469         group = iommu_group_get_for_dev(dev);
 470         if (IS_ERR(group))
 471                 return;
 472
 473         iommu_group_put(group);
 474 }
 475
 476 static int iommu_init_device(struct device *dev)
 477 {
 478         struct iommu_dev_data *dev_data;
 479         struct amd_iommu *iommu;
 480         int devid;
 481
 482         if (dev->archdata.iommu)
 483                 return 0;
 484
 485         devid = get_device_id(dev);
 486         if (devid < 0)
 487                 return devid;
 488
 489         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
 490
 491         dev_data = find_dev_data(devid);
 492         if (!dev_data)
 493                 return -ENOMEM;
 494
 495         dev_data->alias = get_alias(dev);
 496
 497         if (dev_is_pci(dev) && pci_iommuv2_capable(to_pci_dev(dev))) {
 498                 struct amd_iommu *iommu;
 499
 500                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
 501                 dev_data->iommu_v2 = iommu->is_iommu_v2;
 502         }
 503
 504         dev->archdata.iommu = dev_data;
 505
 506         iommu_device_link(&iommu->iommu, dev);
 507
 508         return 0;
 509 }
 510
 511 static void iommu_ignore_device(struct device *dev)
 512 {
 513         u16 alias;
 514         int devid;
 515
 516         devid = get_device_id(dev);
 517         if (devid < 0)
 518                 return;
 519
 520         alias = get_alias(dev);
 521
 522         memset(&amd_iommu_dev_table[devid], 0, sizeof(struct dev_table_entry));
 523         memset(&amd_iommu_dev_table[alias], 0, sizeof(struct dev_table_entry));
 524
 525         amd_iommu_rlookup_table[devid] = NULL;
 526         amd_iommu_rlookup_table[alias] = NULL;
 527 }
 528
 529 static void iommu_uninit_device(struct device *dev)
 530 {
 531         struct iommu_dev_data *dev_data;
 532         struct amd_iommu *iommu;
 533         int devid;
 534
 535         devid = get_device_id(dev);
 536         if (devid < 0)
 537                 return;
 538
 539         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
 540
 541         dev_data = search_dev_data(devid);
 542         if (!dev_data)
 543                 return;
 544
 545         if (dev_data->domain)
 546                 detach_device(dev);
 547
 548         iommu_device_unlink(&iommu->iommu, dev);
 549
 550         iommu_group_remove_device(dev);
 551
 552         /* Remove dma-ops */
 553         dev->dma_ops = NULL;
 554
 555         /*
 556          * We keep dev_data around for unplugged devices and reuse it when the
 557          * device is re-plugged - not doing so would introduce a ton of races.
 558          */
 559 }
 560
 561 /****************************************************************************
 562  *
 563  * Interrupt handling functions
 564  *
 565  ****************************************************************************/
 566
 567 static void dump_dte_entry(u16 devid)
 568 {
 569         int i;
 570
 571         for (i = 0; i < 4; ++i)
 572                 pr_err("AMD-Vi: DTE[%d]: %016llx\n", i,
 573                         amd_iommu_dev_table[devid].data[i]);
 574 }
 575
 576 static void dump_command(unsigned long phys_addr)
 577 {
 578         struct iommu_cmd *cmd = phys_to_virt(phys_addr);
 579         int i;
 580
 581         for (i = 0; i < 4; ++i)
 582                 pr_err("AMD-Vi: CMD[%d]: %08x\n", i, cmd->data[i]);
 583 }
 584
 585 static void amd_iommu_report_page_fault(u16 devid, u16 domain_id,
 586                                         u64 address, int flags)
 587 {
 588         struct iommu_dev_data *dev_data = NULL;
 589         struct pci_dev *pdev;
 590
 591         pdev = pci_get_bus_and_slot(PCI_BUS_NUM(devid), devid & 0xff);
 592         if (pdev)
 593                 dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
 594
 595         if (dev_data && __ratelimit(&dev_data->rs)) {
 596                 dev_err(&pdev->dev, "AMD-Vi: Event logged [IO_PAGE_FAULT domain=0x%04x address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
 597                         domain_id, address, flags);
 598         } else if (printk_ratelimit()) {
 599                 pr_err("AMD-Vi: Event logged [IO_PAGE_FAULT device=%02x:%02x.%x domain=0x%04x address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
 600                         PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 601                         domain_id, address, flags);
 602         }
 603
 604         if (pdev)
 605                 pci_dev_put(pdev);
 606 }
 607
 608 static void iommu_print_event(struct amd_iommu *iommu, void *__evt)
 609 {
 610         int type, devid, domid, flags;
 611         volatile u32 *event = __evt;
 612         int count = 0;
 613         u64 address;
 614
 615 retry:
 616         type    = (event[1] >> EVENT_TYPE_SHIFT)  & EVENT_TYPE_MASK;
 617         devid   = (event[0] >> EVENT_DEVID_SHIFT) & EVENT_DEVID_MASK;
 618         domid   = (event[1] >> EVENT_DOMID_SHIFT) & EVENT_DOMID_MASK;
 619         flags   = (event[1] >> EVENT_FLAGS_SHIFT) & EVENT_FLAGS_MASK;
 620         address = (u64)(((u64)event[3]) << 32) | event[2];
 621
 622         if (type == 0) {
 623                 /* Did we hit the erratum? */
 624                 if (++count == LOOP_TIMEOUT) {
 625                         pr_err("AMD-Vi: No event written to event log\n");
 626                         return;
 627                 }
 628                 udelay(1);
 629                 goto retry;
 630         }
 631
 632         if (type == EVENT_TYPE_IO_FAULT) {
 633                 amd_iommu_report_page_fault(devid, domid, address, flags);
 634                 return;
 635         } else {
 636                 printk(KERN_ERR "AMD-Vi: Event logged [");
 637         }
 638
 639         switch (type) {
 640         case EVENT_TYPE_ILL_DEV:
 641                 printk("ILLEGAL_DEV_TABLE_ENTRY device=%02x:%02x.%x "
 642                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
 643                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 644                        address, flags);
 645                 dump_dte_entry(devid);
 646                 break;
 647         case EVENT_TYPE_DEV_TAB_ERR:
 648                 printk("DEV_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x "
 649                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
 650                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 651                        address, flags);
 652                 break;
 653         case EVENT_TYPE_PAGE_TAB_ERR:
 654                 printk("PAGE_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x "
 655                        "domain=0x%04x address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
 656                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 657                        domid, address, flags);
 658                 break;
 659         case EVENT_TYPE_ILL_CMD:
 660                 printk("ILLEGAL_COMMAND_ERROR address=0x%016llx]\n", address);
 661                 dump_command(address);
 662                 break;
 663         case EVENT_TYPE_CMD_HARD_ERR:
 664                 printk("COMMAND_HARDWARE_ERROR address=0x%016llx "
 665                        "flags=0x%04x]\n", address, flags);
 666                 break;
 667         case EVENT_TYPE_IOTLB_INV_TO:
 668                 printk("IOTLB_INV_TIMEOUT device=%02x:%02x.%x "
 669                        "address=0x%016llx]\n",
 670                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 671                        address);
 672                 break;
 673         case EVENT_TYPE_INV_DEV_REQ:
 674                 printk("INVALID_DEVICE_REQUEST device=%02x:%02x.%x "
 675                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
 676                        PCI_BUS_NUM(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 677                        address, flags);
 678                 break;
 679         default:
 680                 printk(KERN_ERR "UNKNOWN type=0x%02x]\n", type);
 681         }
 682
 683         memset(__evt, 0, 4 * sizeof(u32));
 684 }
 685
 686 static void iommu_poll_events(struct amd_iommu *iommu)
 687 {
 688         u32 head, tail;
 689
 690         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
 691         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_TAIL_OFFSET);
 692
 693         while (head != tail) {
 694                 iommu_print_event(iommu, iommu->evt_buf + head);
 695                 head = (head + EVENT_ENTRY_SIZE) % EVT_BUFFER_SIZE;
 696         }
 697
 698         writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
 699 }
 700
 701 static void iommu_handle_ppr_entry(struct amd_iommu *iommu, u64 *raw)
 702 {
 703         struct amd_iommu_fault fault;
 704
 705         if (PPR_REQ_TYPE(raw[0]) != PPR_REQ_FAULT) {
 706                 pr_err_ratelimited("AMD-Vi: Unknown PPR request received\n");
 707                 return;
 708         }
 709
 710         fault.address   = raw[1];
 711         fault.pasid     = PPR_PASID(raw[0]);
 712         fault.device_id = PPR_DEVID(raw[0]);
 713         fault.tag       = PPR_TAG(raw[0]);
 714         fault.flags     = PPR_FLAGS(raw[0]);
 715
 716         atomic_notifier_call_chain(&ppr_notifier, 0, &fault);
 717 }
 718
 719 static void iommu_poll_ppr_log(struct amd_iommu *iommu)
 720 {
 721         u32 head, tail;
 722
 723         if (iommu->ppr_log == NULL)
 724                 return;
 725
 726         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
 727         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_TAIL_OFFSET);
 728
 729         while (head != tail) {
 730                 volatile u64 *raw;
 731                 u64 entry[2];
 732                 int i;
 733
 734                 raw = (u64 *)(iommu->ppr_log + head);
 735
 736                 /*
 737                  * Hardware bug: Interrupt may arrive before the entry is
 738                  * written to memory. If this happens we need to wait for the
 739                  * entry to arrive.
 740                  */
 741                 for (i = 0; i < LOOP_TIMEOUT; ++i) {
 742                         if (PPR_REQ_TYPE(raw[0]) != 0)
 743                                 break;
 744                         udelay(1);
 745                 }
 746
 747                 /* Avoid memcpy function-call overhead */
 748                 entry[0] = raw[0];
 749                 entry[1] = raw[1];
 750
 751                 /*
 752                  * To detect the hardware bug we need to clear the entry
 753                  * back to zero.
 754                  */
 755                 raw[0] = raw[1] = 0UL;
 756
 757                 /* Update head pointer of hardware ring-buffer */
 758                 head = (head + PPR_ENTRY_SIZE) % PPR_LOG_SIZE;
 759                 writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
 760
 761                 /* Handle PPR entry */
 762                 iommu_handle_ppr_entry(iommu, entry);
 763
 764                 /* Refresh ring-buffer information */
 765                 head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_HEAD_OFFSET);
 766                 tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_PPR_TAIL_OFFSET);
 767         }
 768 }
 769
 770 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
 771 static int (*iommu_ga_log_notifier)(u32);
 772
 773 int amd_iommu_register_ga_log_notifier(int (*notifier)(u32))
 774 {
 775         iommu_ga_log_notifier = notifier;
 776
 777         return 0;
 778 }
 779 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_register_ga_log_notifier);
 780
 781 static void iommu_poll_ga_log(struct amd_iommu *iommu)
 782 {
 783         u32 head, tail, cnt = 0;
 784
 785         if (iommu->ga_log == NULL)
 786                 return;
 787
 788         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_GA_HEAD_OFFSET);
 789         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_GA_TAIL_OFFSET);
 790
 791         while (head != tail) {
 792                 volatile u64 *raw;
 793                 u64 log_entry;
 794
 795                 raw = (u64 *)(iommu->ga_log + head);
 796                 cnt++;
 797
 798                 /* Avoid memcpy function-call overhead */
 799                 log_entry = *raw;
 800
 801                 /* Update head pointer of hardware ring-buffer */
 802                 head = (head + GA_ENTRY_SIZE) % GA_LOG_SIZE;
 803                 writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_GA_HEAD_OFFSET);
 804
 805                 /* Handle GA entry */
 806                 switch (GA_REQ_TYPE(log_entry)) {
 807                 case GA_GUEST_NR:
 808                         if (!iommu_ga_log_notifier)
 809                                 break;
 810
 811                         pr_debug("AMD-Vi: %s: devid=%#x, ga_tag=%#x\n",
 812                                  __func__, GA_DEVID(log_entry),
 813                                  GA_TAG(log_entry));
 814
 815                         if (iommu_ga_log_notifier(GA_TAG(log_entry)) != 0)
 816                                 pr_err("AMD-Vi: GA log notifier failed.\n");
 817                         break;
 818                 default:
 819                         break;
 820                 }
 821         }
 822 }
 823 #endif /* CONFIG_IRQ_REMAP */
 824
 825 #define AMD_IOMMU_INT_MASK      \
 826         (MMIO_STATUS_EVT_INT_MASK | \
 827          MMIO_STATUS_PPR_INT_MASK | \
 828          MMIO_STATUS_GALOG_INT_MASK)
 829
 830 irqreturn_t amd_iommu_int_thread(int irq, void *data)
 831 {
 832         struct amd_iommu *iommu = (struct amd_iommu *) data;
 833         u32 status = readl(iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
 834
 835         while (status & AMD_IOMMU_INT_MASK) {
 836                 /* Enable EVT and PPR and GA interrupts again */
 837                 writel(AMD_IOMMU_INT_MASK,
 838                         iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
 839
 840                 if (status & MMIO_STATUS_EVT_INT_MASK) {
 841                         pr_devel("AMD-Vi: Processing IOMMU Event Log\n");
 842                         iommu_poll_events(iommu);
 843                 }
 844
 845                 if (status & MMIO_STATUS_PPR_INT_MASK) {
 846                         pr_devel("AMD-Vi: Processing IOMMU PPR Log\n");
 847                         iommu_poll_ppr_log(iommu);
 848                 }
 849
 850 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
 851                 if (status & MMIO_STATUS_GALOG_INT_MASK) {
 852                         pr_devel("AMD-Vi: Processing IOMMU GA Log\n");
 853                         iommu_poll_ga_log(iommu);
 854                 }
 855 #endif
 856
 857                 /*
 858                  * Hardware bug: ERBT1312
 859                  * When re-enabling interrupt (by writing 1
 860                  * to clear the bit), the hardware might also try to set
 861                  * the interrupt bit in the event status register.
 862                  * In this scenario, the bit will be set, and disable
 863                  * subsequent interrupts.
 864                  *
 865                  * Workaround: The IOMMU driver should read back the
 866                  * status register and check if the interrupt bits are cleared.
 867                  * If not, driver will need to go through the interrupt handler
 868                  * again and re-clear the bits
 869                  */
 870                 status = readl(iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
 871         }
 872         return IRQ_HANDLED;
 873 }
 874
 875 irqreturn_t amd_iommu_int_handler(int irq, void *data)
 876 {
 877         return IRQ_WAKE_THREAD;
 878 }
 879
 880 /****************************************************************************
 881  *
 882  * IOMMU command queuing functions
 883  *
 884  ****************************************************************************/
 885
 886 static int wait_on_sem(volatile u64 *sem)
 887 {
 888         int i = 0;
 889
 890         while (*sem == 0 && i < LOOP_TIMEOUT) {
 891                 udelay(1);
 892                 i += 1;
 893         }
 894
 895         if (i == LOOP_TIMEOUT) {
 896                 pr_alert("AMD-Vi: Completion-Wait loop timed out\n");
 897                 return -EIO;
 898         }
 899
 900         return 0;
 901 }
 902
 903 static void copy_cmd_to_buffer(struct amd_iommu *iommu,
 904                                struct iommu_cmd *cmd)
 905 {
 906         u8 *target;
 907
 908         target = iommu->cmd_buf + iommu->cmd_buf_tail;
 909
 910         iommu->cmd_buf_tail += sizeof(*cmd);
 911         iommu->cmd_buf_tail %= CMD_BUFFER_SIZE;
 912
 913         /* Copy command to buffer */
 914         memcpy(target, cmd, sizeof(*cmd));
 915
 916         /* Tell the IOMMU about it */
 917         writel(iommu->cmd_buf_tail, iommu->mmio_base + MMIO_CMD_TAIL_OFFSET);
 918 }
 919
 920 static void build_completion_wait(struct iommu_cmd *cmd, u64 address)
 921 {
 922         WARN_ON(address & 0x7ULL);
 923
 924         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 925         cmd->data[0] = lower_32_bits(__pa(address)) | CMD_COMPL_WAIT_STORE_MASK;
 926         cmd->data[1] = upper_32_bits(__pa(address));
 927         cmd->data[2] = 1;
 928         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_COMPL_WAIT);
 929 }
 930
 931 static void build_inv_dte(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid)
 932 {
 933         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 934         cmd->data[0] = devid;
 935         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_DEV_ENTRY);
 936 }
 937
 938 static void build_inv_iommu_pages(struct iommu_cmd *cmd, u64 address,
 939                                   size_t size, u16 domid, int pde)
 940 {
 941         u64 pages;
 942         bool s;
 943
 944         pages = iommu_num_pages(address, size, PAGE_SIZE);
 945         s     = false;
 946
 947         if (pages > 1) {
 948                 /*
 949                  * If we have to flush more than one page, flush all
 950                  * TLB entries for this domain
 951                  */
 952                 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
 953                 s = true;
 954         }
 955
 956         address &= PAGE_MASK;
 957
 958         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 959         cmd->data[1] |= domid;
 960         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
 961         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
 962         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOMMU_PAGES);
 963         if (s) /* size bit - we flush more than one 4kb page */
 964                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
 965         if (pde) /* PDE bit - we want to flush everything, not only the PTEs */
 966                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK;
 967 }
 968
 969 static void build_inv_iotlb_pages(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int qdep,
 970                                   u64 address, size_t size)
 971 {
 972         u64 pages;
 973         bool s;
 974
 975         pages = iommu_num_pages(address, size, PAGE_SIZE);
 976         s     = false;
 977
 978         if (pages > 1) {
 979                 /*
 980                  * If we have to flush more than one page, flush all
 981                  * TLB entries for this domain
 982                  */
 983                 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
 984                 s = true;
 985         }
 986
 987         address &= PAGE_MASK;
 988
 989         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 990         cmd->data[0]  = devid;
 991         cmd->data[0] |= (qdep & 0xff) << 24;
 992         cmd->data[1]  = devid;
 993         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
 994         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
 995         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOTLB_PAGES);
 996         if (s)
 997                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
 998 }
 999
1000 static void build_inv_iommu_pasid(struct iommu_cmd *cmd, u16 domid, int pasid,
1001                                   u64 address, bool size)
1002 {
1003         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
1004
1005         address &= ~(0xfffULL);
1006
1007         cmd->data[0]  = pasid;
1008         cmd->data[1]  = domid;
1009         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
1010         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
1011         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK;
1012         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
1013         if (size)
1014                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
1015         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOMMU_PAGES);
1016 }
1017
1018 static void build_inv_iotlb_pasid(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int pasid,
1019                                   int qdep, u64 address, bool size)
1020 {
1021         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
1022
1023         address &= ~(0xfffULL);
1024
1025         cmd->data[0]  = devid;
1026         cmd->data[0] |= ((pasid >> 8) & 0xff) << 16;
1027         cmd->data[0] |= (qdep  & 0xff) << 24;
1028         cmd->data[1]  = devid;
1029         cmd->data[1] |= (pasid & 0xff) << 16;
1030         cmd->data[2]  = lower_32_bits(address);
1031         cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
1032         cmd->data[3]  = upper_32_bits(address);
1033         if (size)
1034                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
1035         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOTLB_PAGES);
1036 }
1037
1038 static void build_complete_ppr(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid, int pasid,
1039                                int status, int tag, bool gn)
1040 {
1041         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
1042
1043         cmd->data[0]  = devid;
1044         if (gn) {
1045                 cmd->data[1]  = pasid;
1046                 cmd->data[2]  = CMD_INV_IOMMU_PAGES_GN_MASK;
1047         }
1048         cmd->data[3]  = tag & 0x1ff;
1049         cmd->data[3] |= (status & PPR_STATUS_MASK) << PPR_STATUS_SHIFT;
1050
1051         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_COMPLETE_PPR);
1052 }
1053
1054 static void build_inv_all(struct iommu_cmd *cmd)
1055 {
1056         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
1057         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_ALL);
1058 }
1059
1060 static void build_inv_irt(struct iommu_cmd *cmd, u16 devid)
1061 {
1062         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
1063         cmd->data[0] = devid;
1064         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IRT);
1065 }
1066
1067 /*
1068  * Writes the command to the IOMMUs command buffer and informs the
1069  * hardware about the new command.
1070  */
1071 static int __iommu_queue_command_sync(struct amd_iommu *iommu,
1072                                       struct iommu_cmd *cmd,
1073                                       bool sync)
1074 {
1075         unsigned int count = 0;
1076         u32 left, next_tail;
1077
1078         next_tail = (iommu->cmd_buf_tail + sizeof(*cmd)) % CMD_BUFFER_SIZE;
1079 again:
1080         left      = (iommu->cmd_buf_head - next_tail) % CMD_BUFFER_SIZE;
1081
1082         if (left <= 0x20) {
1083                 /* Skip udelay() the first time around */
1084                 if (count++) {
1085                         if (count == LOOP_TIMEOUT) {
1086                                 pr_err("AMD-Vi: Command buffer timeout\n");
1087                                 return -EIO;
1088                         }
1089
1090                         udelay(1);
1091                 }
1092
1093                 /* Update head and recheck remaining space */
1094                 iommu->cmd_buf_head = readl(iommu->mmio_base +
1095                                             MMIO_CMD_HEAD_OFFSET);
1096
1097                 goto again;
1098         }
1099
1100         copy_cmd_to_buffer(iommu, cmd);
1101
1102         /* Do we need to make sure all commands are processed? */
1103         iommu->need_sync = sync;
1104
1105         return 0;
1106 }
1107
1108 static int iommu_queue_command_sync(struct amd_iommu *iommu,
1109                                     struct iommu_cmd *cmd,
1110                                     bool sync)
1111 {
1112         unsigned long flags;
1113         int ret;
1114
1115         spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
1116         ret = __iommu_queue_command_sync(iommu, cmd, sync);
1117         spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
1118
1119         return ret;
1120 }
1121
1122 static int iommu_queue_command(struct amd_iommu *iommu, struct iommu_cmd *cmd)
1123 {
1124         return iommu_queue_command_sync(iommu, cmd, true);
1125 }
1126
1127 /*
1128  * This function queues a completion wait command into the command
1129  * buffer of an IOMMU
1130  */
1131 static int iommu_completion_wait(struct amd_iommu *iommu)
1132 {
1133         struct iommu_cmd cmd;
1134         unsigned long flags;
1135         int ret;
1136
1137         if (!iommu->need_sync)
1138                 return 0;
1139
1140
1141         build_completion_wait(&cmd, (u64)&iommu->cmd_sem);
1142
1143         spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
1144
1145         iommu->cmd_sem = 0;
1146
1147         ret = __iommu_queue_command_sync(iommu, &cmd, false);
1148         if (ret)
1149                 goto out_unlock;
1150
1151         ret = wait_on_sem(&iommu->cmd_sem);
1152
1153 out_unlock:
1154         spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
1155
1156         return ret;
1157 }
1158
1159 static int iommu_flush_dte(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
1160 {
1161         struct iommu_cmd cmd;
1162
1163         build_inv_dte(&cmd, devid);
1164
1165         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1166 }
1167
1168 static void iommu_flush_dte_all(struct amd_iommu *iommu)
1169 {
1170         u32 devid;
1171
1172         for (devid = 0; devid <= 0xffff; ++devid)
1173                 iommu_flush_dte(iommu, devid);
1174
1175         iommu_completion_wait(iommu);
1176 }
1177
1178 /*
1179  * This function uses heavy locking and may disable irqs for some time. But
1180  * this is no issue because it is only called during resume.
1181  */
1182 static void iommu_flush_tlb_all(struct amd_iommu *iommu)
1183 {
1184         u32 dom_id;
1185
1186         for (dom_id = 0; dom_id <= 0xffff; ++dom_id) {
1187                 struct iommu_cmd cmd;
1188                 build_inv_iommu_pages(&cmd, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS,
1189                                       dom_id, 1);
1190                 iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1191         }
1192
1193         iommu_completion_wait(iommu);
1194 }
1195
1196 static void iommu_flush_all(struct amd_iommu *iommu)
1197 {
1198         struct iommu_cmd cmd;
1199
1200         build_inv_all(&cmd);
1201
1202         iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1203         iommu_completion_wait(iommu);
1204 }
1205
1206 static void iommu_flush_irt(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
1207 {
1208         struct iommu_cmd cmd;
1209
1210         build_inv_irt(&cmd, devid);
1211
1212         iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1213 }
1214
1215 static void iommu_flush_irt_all(struct amd_iommu *iommu)
1216 {
1217         u32 devid;
1218
1219         for (devid = 0; devid <= MAX_DEV_TABLE_ENTRIES; devid++)
1220                 iommu_flush_irt(iommu, devid);
1221
1222         iommu_completion_wait(iommu);
1223 }
1224
1225 void iommu_flush_all_caches(struct amd_iommu *iommu)
1226 {
1227         if (iommu_feature(iommu, FEATURE_IA)) {
1228                 iommu_flush_all(iommu);
1229         } else {
1230                 iommu_flush_dte_all(iommu);
1231                 iommu_flush_irt_all(iommu);
1232                 iommu_flush_tlb_all(iommu);
1233         }
1234 }
1235
1236 /*
1237  * Command send function for flushing on-device TLB
1238  */
1239 static int device_flush_iotlb(struct iommu_dev_data *dev_data,
1240                               u64 address, size_t size)
1241 {
1242         struct amd_iommu *iommu;
1243         struct iommu_cmd cmd;
1244         int qdep;
1245
1246         qdep     = dev_data->ats.qdep;
1247         iommu    = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1248
1249         build_inv_iotlb_pages(&cmd, dev_data->devid, qdep, address, size);
1250
1251         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
1252 }
1253
1254 /*
1255  * Command send function for invalidating a device table entry
1256  */
1257 static int device_flush_dte(struct iommu_dev_data *dev_data)
1258 {
1259         struct amd_iommu *iommu;
1260         u16 alias;
1261         int ret;
1262
1263         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
1264         alias = dev_data->alias;
1265
1266         ret = iommu_flush_dte(iommu, dev_data->devid);
1267         if (!ret && alias != dev_data->devid)
1268                 ret = iommu_flush_dte(iommu, alias);
1269         if (ret)
1270                 return ret;
1271
1272         if (dev_data->ats.enabled)
1273                 ret = device_flush_iotlb(dev_data, 0, ~0UL);
1274
1275         return ret;
1276 }
1277
1278 /*
1279  * TLB invalidation function which is called from the mapping functions.
1280  * It invalidates a single PTE if the range to flush is within a single
1281  * page. Otherwise it flushes the whole TLB of the IOMMU.
1282  */
1283 static void __domain_flush_pages(struct protection_domain *domain,
1284                                  u64 address, size_t size, int pde)
1285 {
1286         struct iommu_dev_data *dev_data;
1287         struct iommu_cmd cmd;
1288         int ret = 0, i;
1289
1290         build_inv_iommu_pages(&cmd, address, size, domain->id, pde);
1291
1292         for (i = 0; i < amd_iommu_get_num_iommus(); ++i) {
1293                 if (!domain->dev_iommu[i])
1294                         continue;
1295
1296                 /*
1297                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
1298                  * We need a TLB flush
1299                  */
1300                 ret |= iommu_queue_command(amd_iommus[i], &cmd);
1301         }
1302
1303         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
1304
1305                 if (!dev_data->ats.enabled)
1306                         continue;
1307
1308                 ret |= device_flush_iotlb(dev_data, address, size);
1309         }
1310
1311         WARN_ON(ret);
1312 }
1313
1314 static void domain_flush_pages(struct protection_domain *domain,
1315                                u64 address, size_t size)
1316 {
1317         __domain_flush_pages(domain, address, size, 0);
1318 }
1319
1320 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain */
1321 static void domain_flush_tlb(struct protection_domain *domain)
1322 {
1323         __domain_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 0);
1324 }
1325
1326 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain - including PDE */
1327 static void domain_flush_tlb_pde(struct protection_domain *domain)
1328 {
1329         __domain_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 1);
1330 }
1331
1332 static void domain_flush_complete(struct protection_domain *domain)
1333 {
1334         int i;
1335
1336         for (i = 0; i < amd_iommu_get_num_iommus(); ++i) {
1337                 if (domain && !domain->dev_iommu[i])
1338                         continue;
1339
1340                 /*
1341                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
1342                  * We need to wait for completion of all commands.
1343                  */
1344                 iommu_completion_wait(amd_iommus[i]);
1345         }
1346 }
1347
1348
1349 /*
1350  * This function flushes the DTEs for all devices in domain
1351  */
1352 static void domain_flush_devices(struct protection_domain *domain)
1353 {
1354         struct iommu_dev_data *dev_data;
1355
1356         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list)
1357                 device_flush_dte(dev_data);
1358 }
1359
1360 /****************************************************************************
1361  *
1362  * The functions below are used the create the page table mappings for
1363  * unity mapped regions.
1364  *
1365  ****************************************************************************/
1366
1367 /*
1368  * This function is used to add another level to an IO page table. Adding
1369  * another level increases the size of the address space by 9 bits to a size up
1370  * to 64 bits.
1371  */
1372 static bool increase_address_space(struct protection_domain *domain,
1373                                    gfp_t gfp)
1374 {
1375         u64 *pte;
1376
1377         if (domain->mode == PAGE_MODE_6_LEVEL)
1378                 /* address space already 64 bit large */
1379                 return false;
1380
1381         pte = (void *)get_zeroed_page(gfp);
1382         if (!pte)
1383                 return false;
1384
1385         *pte             = PM_LEVEL_PDE(domain->mode,
1386                                         virt_to_phys(domain->pt_root));
1387         domain->pt_root  = pte;
1388         domain->mode    += 1;
1389         domain->updated  = true;
1390
1391         return true;
1392 }
1393
1394 static u64 *alloc_pte(struct protection_domain *domain,
1395                       unsigned long address,
1396                       unsigned long page_size,
1397                       u64 **pte_page,
1398                       gfp_t gfp)
1399 {
1400         int level, end_lvl;
1401         u64 *pte, *page;
1402
1403         BUG_ON(!is_power_of_2(page_size));
1404
1405         while (address > PM_LEVEL_SIZE(domain->mode))
1406                 increase_address_space(domain, gfp);
1407
1408         level   = domain->mode - 1;
1409         pte     = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1410         address = PAGE_SIZE_ALIGN(address, page_size);
1411         end_lvl = PAGE_SIZE_LEVEL(page_size);
1412
1413         while (level > end_lvl) {
1414                 u64 __pte, __npte;
1415
1416                 __pte = *pte;
1417
1418                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(__pte)) {
1419                         page = (u64 *)get_zeroed_page(gfp);
1420                         if (!page)
1421                                 return NULL;
1422
1423                         __npte = PM_LEVEL_PDE(level, virt_to_phys(page));
1424
1425                         /* pte could have been changed somewhere. */
1426                         if (cmpxchg64(pte, __pte, __npte) != __pte) {
1427                                 free_page((unsigned long)page);
1428                                 continue;
1429                         }
1430                 }
1431
1432                 /* No level skipping support yet */
1433                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) != level)
1434                         return NULL;
1435
1436                 level -= 1;
1437
1438                 pte = IOMMU_PTE_PAGE(*pte);
1439
1440                 if (pte_page && level == end_lvl)
1441                         *pte_page = pte;
1442
1443                 pte = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1444         }
1445
1446         return pte;
1447 }
1448
1449 /*
1450  * This function checks if there is a PTE for a given dma address. If
1451  * there is one, it returns the pointer to it.
1452  */
1453 static u64 *fetch_pte(struct protection_domain *domain,
1454                       unsigned long address,
1455                       unsigned long *page_size)
1456 {
1457         int level;
1458         u64 *pte;
1459
1460         if (address > PM_LEVEL_SIZE(domain->mode))
1461                 return NULL;
1462
1463         level      =  domain->mode - 1;
1464         pte        = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1465         *page_size =  PTE_LEVEL_PAGE_SIZE(level);
1466
1467         while (level > 0) {
1468
1469                 /* Not Present */
1470                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
1471                         return NULL;
1472
1473                 /* Large PTE */
1474                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) == 7 ||
1475                     PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0)
1476                         break;
1477
1478                 /* No level skipping support yet */
1479                 if (PM_PTE_LEVEL(*pte) != level)
1480                         return NULL;
1481
1482                 level -= 1;
1483
1484                 /* Walk to the next level */
1485                 pte        = IOMMU_PTE_PAGE(*pte);
1486                 pte        = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
1487                 *page_size = PTE_LEVEL_PAGE_SIZE(level);
1488         }
1489
1490         if (PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0x07) {
1491                 unsigned long pte_mask;
1492
1493                 /*
1494                  * If we have a series of large PTEs, make
1495                  * sure to return a pointer to the first one.
1496                  */
1497                 *page_size = pte_mask = PTE_PAGE_SIZE(*pte);
1498                 pte_mask   = ~((PAGE_SIZE_PTE_COUNT(pte_mask) << 3) - 1);
1499                 pte        = (u64 *)(((unsigned long)pte) & pte_mask);
1500         }
1501
1502         return pte;
1503 }
1504
1505 /*
1506  * Generic mapping functions. It maps a physical address into a DMA
1507  * address space. It allocates the page table pages if necessary.
1508  * In the future it can be extended to a generic mapping function
1509  * supporting all features of AMD IOMMU page tables like level skipping
1510  * and full 64 bit address spaces.
1511  */
1512 static int iommu_map_page(struct protection_domain *dom,
1513                           unsigned long bus_addr,
1514                           unsigned long phys_addr,
1515                           unsigned long page_size,
1516                           int prot,
1517                           gfp_t gfp)
1518 {
1519         u64 __pte, *pte;
1520         int i, count;
1521
1522         BUG_ON(!IS_ALIGNED(bus_addr, page_size));
1523         BUG_ON(!IS_ALIGNED(phys_addr, page_size));
1524
1525         if (!(prot & IOMMU_PROT_MASK))
1526                 return -EINVAL;
1527
1528         count = PAGE_SIZE_PTE_COUNT(page_size);
1529         pte   = alloc_pte(dom, bus_addr, page_size, NULL, gfp);
1530
1531         if (!pte)
1532                 return -ENOMEM;
1533
1534         for (i = 0; i < count; ++i)
1535                 if (IOMMU_PTE_PRESENT(pte[i]))
1536                         return -EBUSY;
1537
1538         if (count > 1) {
1539                 __pte = PAGE_SIZE_PTE(phys_addr, page_size);
1540                 __pte |= PM_LEVEL_ENC(7) | IOMMU_PTE_PR | IOMMU_PTE_FC;
1541         } else
1542                 __pte = phys_addr | IOMMU_PTE_PR | IOMMU_PTE_FC;
1543
1544         if (prot & IOMMU_PROT_IR)
1545                 __pte |= IOMMU_PTE_IR;
1546         if (prot & IOMMU_PROT_IW)
1547                 __pte |= IOMMU_PTE_IW;
1548
1549         for (i = 0; i < count; ++i)
1550                 pte[i] = __pte;
1551
1552         update_domain(dom);
1553
1554         return 0;
1555 }
1556
1557 static unsigned long iommu_unmap_page(struct protection_domain *dom,
1558                                       unsigned long bus_addr,
1559                                       unsigned long page_size)
1560 {
1561         unsigned long long unmapped;
1562         unsigned long unmap_size;
1563         u64 *pte;
1564
1565         BUG_ON(!is_power_of_2(page_size));
1566
1567         unmapped = 0;
1568
1569         while (unmapped < page_size) {
1570
1571                 pte = fetch_pte(dom, bus_addr, &unmap_size);
1572
1573                 if (pte) {
1574                         int i, count;
1575
1576                         count = PAGE_SIZE_PTE_COUNT(unmap_size);
1577                         for (i = 0; i < count; i++)
1578                                 pte[i] = 0ULL;
1579                 }
1580
1581                 bus_addr  = (bus_addr & ~(unmap_size - 1)) + unmap_size;
1582                 unmapped += unmap_size;
1583         }
1584
1585         BUG_ON(unmapped && !is_power_of_2(unmapped));
1586
1587         return unmapped;
1588 }
1589
1590 /****************************************************************************
1591  *
1592  * The next functions belong to the address allocator for the dma_ops
1593  * interface functions.
1594  *
1595  ****************************************************************************/
1596
1597
1598 static unsigned long dma_ops_alloc_iova(struct device *dev,
1599                                         struct dma_ops_domain *dma_dom,
1600                                         unsigned int pages, u64 dma_mask)
1601 {
1602         unsigned long pfn = 0;
1603
1604         pages = __roundup_pow_of_two(pages);
1605
1606         if (dma_mask > DMA_BIT_MASK(32))
1607                 pfn = alloc_iova_fast(&dma_dom->iovad, pages,
1608                                       IOVA_PFN(DMA_BIT_MASK(32)));
1609
1610         if (!pfn)
1611                 pfn = alloc_iova_fast(&dma_dom->iovad, pages, IOVA_PFN(dma_mask));
1612
1613         return (pfn << PAGE_SHIFT);
1614 }
1615
1616 static void dma_ops_free_iova(struct dma_ops_domain *dma_dom,
1617                               unsigned long address,
1618                               unsigned int pages)
1619 {
1620         pages = __roundup_pow_of_two(pages);
1621         address >>= PAGE_SHIFT;
1622
1623         free_iova_fast(&dma_dom->iovad, address, pages);
1624 }
1625
1626 /****************************************************************************
1627  *
1628  * The next functions belong to the domain allocation. A domain is
1629  * allocated for every IOMMU as the default domain. If device isolation
1630  * is enabled, every device get its own domain. The most important thing
1631  * about domains is the page table mapping the DMA address space they
1632  * contain.
1633  *
1634  ****************************************************************************/
1635
1636 /*
1637  * This function adds a protection domain to the global protection domain list
1638  */
1639 static void add_domain_to_list(struct protection_domain *domain)
1640 {
1641         unsigned long flags;
1642
1643         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1644         list_add(&domain->list, &amd_iommu_pd_list);
1645         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1646 }
1647
1648 /*
1649  * This function removes a protection domain to the global
1650  * protection domain list
1651  */
1652 static void del_domain_from_list(struct protection_domain *domain)
1653 {
1654         unsigned long flags;
1655
1656         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1657         list_del(&domain->list);
1658         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1659 }
1660
1661 static u16 domain_id_alloc(void)
1662 {
1663         unsigned long flags;
1664         int id;
1665
1666         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1667         id = find_first_zero_bit(amd_iommu_pd_alloc_bitmap, MAX_DOMAIN_ID);
1668         BUG_ON(id == 0);
1669         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1670                 __set_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1671         else
1672                 id = 0;
1673         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1674
1675         return id;
1676 }
1677
1678 static void domain_id_free(int id)
1679 {
1680         unsigned long flags;
1681
1682         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1683         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1684                 __clear_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1685         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1686 }
1687
1688 #define DEFINE_FREE_PT_FN(LVL, FN)                              \
1689 static void free_pt_##LVL (unsigned long __pt)                  \
1690 {                                                               \
1691         unsigned long p;                                        \
1692         u64 *pt;                                                \
1693         int i;                                                  \
1694                                                                 \
1695         pt = (u64 *)__pt;                                       \
1696                                                                 \
1697         for (i = 0; i < 512; ++i) {                             \
1698                 /* PTE present? */                              \
1699                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(pt[i]))                  \
1700                         continue;                               \
1701                                                                 \
1702                 /* Large PTE? */                                \
1703                 if (PM_PTE_LEVEL(pt[i]) == 0 ||                 \
1704                     PM_PTE_LEVEL(pt[i]) == 7)                   \
1705                         continue;                               \
1706                                                                 \
1707                 p = (unsigned long)IOMMU_PTE_PAGE(pt[i]);       \
1708                 FN(p);                                          \
1709         }                                                       \
1710         free_page((unsigned long)pt);                           \
1711 }
1712
1713 DEFINE_FREE_PT_FN(l2, free_page)
1714 DEFINE_FREE_PT_FN(l3, free_pt_l2)
1715 DEFINE_FREE_PT_FN(l4, free_pt_l3)
1716 DEFINE_FREE_PT_FN(l5, free_pt_l4)
1717 DEFINE_FREE_PT_FN(l6, free_pt_l5)
1718
1719 static void free_pagetable(struct protection_domain *domain)
1720 {
1721         unsigned long root = (unsigned long)domain->pt_root;
1722
1723         switch (domain->mode) {
1724         case PAGE_MODE_NONE:
1725                 break;
1726         case PAGE_MODE_1_LEVEL:
1727                 free_page(root);
1728                 break;
1729         case PAGE_MODE_2_LEVEL:
1730                 free_pt_l2(root);
1731                 break;
1732         case PAGE_MODE_3_LEVEL:
1733                 free_pt_l3(root);
1734                 break;
1735         case PAGE_MODE_4_LEVEL:
1736                 free_pt_l4(root);
1737                 break;
1738         case PAGE_MODE_5_LEVEL:
1739                 free_pt_l5(root);
1740                 break;
1741         case PAGE_MODE_6_LEVEL:
1742                 free_pt_l6(root);
1743                 break;
1744         default:
1745                 BUG();
1746         }
1747 }
1748
1749 static void free_gcr3_tbl_level1(u64 *tbl)
1750 {
1751         u64 *ptr;
1752         int i;
1753
1754         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1755                 if (!(tbl[i] & GCR3_VALID))
1756                         continue;
1757
1758                 ptr = __va(tbl[i] & PAGE_MASK);
1759
1760                 free_page((unsigned long)ptr);
1761         }
1762 }
1763
1764 static void free_gcr3_tbl_level2(u64 *tbl)
1765 {
1766         u64 *ptr;
1767         int i;
1768
1769         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1770                 if (!(tbl[i] & GCR3_VALID))
1771                         continue;
1772
1773                 ptr = __va(tbl[i] & PAGE_MASK);
1774
1775                 free_gcr3_tbl_level1(ptr);
1776         }
1777 }
1778
1779 static void free_gcr3_table(struct protection_domain *domain)
1780 {
1781         if (domain->glx == 2)
1782                 free_gcr3_tbl_level2(domain->gcr3_tbl);
1783         else if (domain->glx == 1)
1784                 free_gcr3_tbl_level1(domain->gcr3_tbl);
1785         else
1786                 BUG_ON(domain->glx != 0);
1787
1788         free_page((unsigned long)domain->gcr3_tbl);
1789 }
1790
1791 static void dma_ops_domain_free_flush_queue(struct dma_ops_domain *dom)
1792 {
1793         int cpu;
1794
1795         for_each_possible_cpu(cpu) {
1796                 struct flush_queue *queue;
1797
1798                 queue = per_cpu_ptr(dom->flush_queue, cpu);
1799                 kfree(queue->entries);
1800         }
1801
1802         free_percpu(dom->flush_queue);
1803
1804         dom->flush_queue = NULL;
1805 }
1806
1807 static int dma_ops_domain_alloc_flush_queue(struct dma_ops_domain *dom)
1808 {
1809         int cpu;
1810
1811         atomic64_set(&dom->flush_start_cnt,  0);
1812         atomic64_set(&dom->flush_finish_cnt, 0);
1813
1814         dom->flush_queue = alloc_percpu(struct flush_queue);
1815         if (!dom->flush_queue)
1816                 return -ENOMEM;
1817
1818         /* First make sure everything is cleared */
1819         for_each_possible_cpu(cpu) {
1820                 struct flush_queue *queue;
1821
1822                 queue = per_cpu_ptr(dom->flush_queue, cpu);
1823                 queue->head    = 0;
1824                 queue->tail    = 0;
1825                 queue->entries = NULL;
1826         }
1827
1828         /* Now start doing the allocation */
1829         for_each_possible_cpu(cpu) {
1830                 struct flush_queue *queue;
1831
1832                 queue = per_cpu_ptr(dom->flush_queue, cpu);
1833                 queue->entries = kzalloc(FLUSH_QUEUE_SIZE * sizeof(*queue->entries),
1834                                          GFP_KERNEL);
1835                 if (!queue->entries) {
1836                         dma_ops_domain_free_flush_queue(dom);
1837                         return -ENOMEM;
1838                 }
1839
1840                 spin_lock_init(&queue->lock);
1841         }
1842
1843         return 0;
1844 }
1845
1846 static void dma_ops_domain_flush_tlb(struct dma_ops_domain *dom)
1847 {
1848         atomic64_inc(&dom->flush_start_cnt);
1849         domain_flush_tlb(&dom->domain);
1850         domain_flush_complete(&dom->domain);
1851         atomic64_inc(&dom->flush_finish_cnt);
1852 }
1853
1854 static inline bool queue_ring_full(struct flush_queue *queue)
1855 {
1856         assert_spin_locked(&queue->lock);
1857
1858         return (((queue->tail + 1) % FLUSH_QUEUE_SIZE) == queue->head);
1859 }
1860
1861 #define queue_ring_for_each(i, q) \
1862         for (i = (q)->head; i != (q)->tail; i = (i + 1) % FLUSH_QUEUE_SIZE)
1863
1864 static inline unsigned queue_ring_add(struct flush_queue *queue)
1865 {
1866         unsigned idx = queue->tail;
1867
1868         assert_spin_locked(&queue->lock);
1869         queue->tail = (idx + 1) % FLUSH_QUEUE_SIZE;
1870
1871         return idx;
1872 }
1873
1874 static inline void queue_ring_remove_head(struct flush_queue *queue)
1875 {
1876         assert_spin_locked(&queue->lock);
1877         queue->head = (queue->head + 1) % FLUSH_QUEUE_SIZE;
1878 }
1879
1880 static void queue_ring_free_flushed(struct dma_ops_domain *dom,
1881                                     struct flush_queue *queue)
1882 {
1883         u64 counter = atomic64_read(&dom->flush_finish_cnt);
1884         int idx;
1885
1886         queue_ring_for_each(idx, queue) {
1887                 /*
1888                  * This assumes that counter values in the ring-buffer are
1889                  * monotonously rising.
1890                  */
1891                 if (queue->entries[idx].counter >= counter)
1892                         break;
1893
1894                 free_iova_fast(&dom->iovad,
1895                                queue->entries[idx].iova_pfn,
1896                                queue->entries[idx].pages);
1897
1898                 queue_ring_remove_head(queue);
1899         }
1900 }
1901
1902 static void queue_add(struct dma_ops_domain *dom,
1903                       unsigned long address, unsigned long pages)
1904 {
1905         struct flush_queue *queue;
1906         unsigned long flags;
1907         int idx;
1908
1909         pages     = __roundup_pow_of_two(pages);
1910         address >>= PAGE_SHIFT;
1911
1912         queue = get_cpu_ptr(dom->flush_queue);
1913         spin_lock_irqsave(&queue->lock, flags);
1914
1915         /*
1916          * First remove the enries from the ring-buffer that are already
1917          * flushed to make the below queue_ring_full() check less likely
1918          */
1919         queue_ring_free_flushed(dom, queue);
1920
1921         /*
1922          * When ring-queue is full, flush the entries from the IOTLB so
1923          * that we can free all entries with queue_ring_free_flushed()
1924          * below.
1925          */
1926         if (queue_ring_full(queue)) {
1927                 dma_ops_domain_flush_tlb(dom);
1928                 queue_ring_free_flushed(dom, queue);
1929         }
1930
1931         idx = queue_ring_add(queue);
1932
1933         queue->entries[idx].iova_pfn = address;
1934         queue->entries[idx].pages    = pages;
1935         queue->entries[idx].counter  = atomic64_read(&dom->flush_start_cnt);
1936
1937         spin_unlock_irqrestore(&queue->lock, flags);
1938
1939         if (atomic_cmpxchg(&dom->flush_timer_on, 0, 1) == 0)
1940                 mod_timer(&dom->flush_timer, jiffies + msecs_to_jiffies(10));
1941
1942         put_cpu_ptr(dom->flush_queue);
1943 }
1944
1945 static void queue_flush_timeout(unsigned long data)
1946 {
1947         struct dma_ops_domain *dom = (struct dma_ops_domain *)data;
1948         int cpu;
1949
1950         atomic_set(&dom->flush_timer_on, 0);
1951
1952         dma_ops_domain_flush_tlb(dom);
1953
1954         for_each_possible_cpu(cpu) {
1955                 struct flush_queue *queue;
1956                 unsigned long flags;
1957
1958                 queue = per_cpu_ptr(dom->flush_queue, cpu);
1959                 spin_lock_irqsave(&queue->lock, flags);
1960                 queue_ring_free_flushed(dom, queue);
1961                 spin_unlock_irqrestore(&queue->lock, flags);
1962         }
1963 }
1964
1965 /*
1966  * Free a domain, only used if something went wrong in the
1967  * allocation path and we need to free an already allocated page table
1968  */
1969 static void dma_ops_domain_free(struct dma_ops_domain *dom)
1970 {
1971         if (!dom)
1972                 return;
1973
1974         del_domain_from_list(&dom->domain);
1975
1976         if (timer_pending(&dom->flush_timer))
1977                 del_timer(&dom->flush_timer);
1978
1979         dma_ops_domain_free_flush_queue(dom);
1980
1981         put_iova_domain(&dom->iovad);
1982
1983         free_pagetable(&dom->domain);
1984
1985         if (dom->domain.id)
1986                 domain_id_free(dom->domain.id);
1987
1988         kfree(dom);
1989 }
1990
1991 /*
1992  * Allocates a new protection domain usable for the dma_ops functions.
1993  * It also initializes the page table and the address allocator data
1994  * structures required for the dma_ops interface
1995  */
1996 static struct dma_ops_domain *dma_ops_domain_alloc(void)
1997 {
1998         struct dma_ops_domain *dma_dom;
1999
2000         dma_dom = kzalloc(sizeof(struct dma_ops_domain), GFP_KERNEL);
2001         if (!dma_dom)
2002                 return NULL;
2003
2004         if (protection_domain_init(&dma_dom->domain))
2005                 goto free_dma_dom;
2006
2007         dma_dom->domain.mode = PAGE_MODE_3_LEVEL;
2008         dma_dom->domain.pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
2009         dma_dom->domain.flags = PD_DMA_OPS_MASK;
2010         if (!dma_dom->domain.pt_root)
2011                 goto free_dma_dom;
2012
2013         init_iova_domain(&dma_dom->iovad, PAGE_SIZE,
2014                          IOVA_START_PFN, DMA_32BIT_PFN);
2015
2016         /* Initialize reserved ranges */
2017         copy_reserved_iova(&reserved_iova_ranges, &dma_dom->iovad);
2018
2019         if (dma_ops_domain_alloc_flush_queue(dma_dom))
2020                 goto free_dma_dom;
2021
2022         setup_timer(&dma_dom->flush_timer, queue_flush_timeout,
2023                     (unsigned long)dma_dom);
2024
2025         atomic_set(&dma_dom->flush_timer_on, 0);
2026
2027         add_domain_to_list(&dma_dom->domain);
2028
2029         return dma_dom;
2030
2031 free_dma_dom:
2032         dma_ops_domain_free(dma_dom);
2033
2034         return NULL;
2035 }
2036
2037 /*
2038  * little helper function to check whether a given protection domain is a
2039  * dma_ops domain
2040  */
2041 static bool dma_ops_domain(struct protection_domain *domain)
2042 {
2043         return domain->flags & PD_DMA_OPS_MASK;
2044 }
2045
2046 static void set_dte_entry(u16 devid, struct protection_domain *domain, bool ats)
2047 {
2048         u64 pte_root = 0;
2049         u64 flags = 0;
2050
2051         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
2052                 pte_root = virt_to_phys(domain->pt_root);
2053
2054         pte_root |= (domain->mode & DEV_ENTRY_MODE_MASK)
2055                     << DEV_ENTRY_MODE_SHIFT;
2056         pte_root |= DTE_FLAG_IR | DTE_FLAG_IW | DTE_FLAG_V | DTE_FLAG_TV;
2057
2058         flags = amd_iommu_dev_table[devid].data[1];
2059
2060         if (ats)
2061                 flags |= DTE_FLAG_IOTLB;
2062
2063         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK) {
2064                 u64 gcr3 = __pa(domain->gcr3_tbl);
2065                 u64 glx  = domain->glx;
2066                 u64 tmp;
2067
2068                 pte_root |= DTE_FLAG_GV;
2069                 pte_root |= (glx & DTE_GLX_MASK) << DTE_GLX_SHIFT;
2070
2071                 /* First mask out possible old values for GCR3 table */
2072                 tmp = DTE_GCR3_VAL_B(~0ULL) << DTE_GCR3_SHIFT_B;
2073                 flags    &= ~tmp;
2074
2075                 tmp = DTE_GCR3_VAL_C(~0ULL) << DTE_GCR3_SHIFT_C;
2076                 flags    &= ~tmp;
2077
2078                 /* Encode GCR3 table into DTE */
2079                 tmp = DTE_GCR3_VAL_A(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_A;
2080                 pte_root |= tmp;
2081
2082                 tmp = DTE_GCR3_VAL_B(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_B;
2083                 flags    |= tmp;
2084
2085                 tmp = DTE_GCR3_VAL_C(gcr3) << DTE_GCR3_SHIFT_C;
2086                 flags    |= tmp;
2087         }
2088
2089         flags &= ~DEV_DOMID_MASK;
2090         flags |= domain->id;
2091
2092         amd_iommu_dev_table[devid].data[1]  = flags;
2093         amd_iommu_dev_table[devid].data[0]  = pte_root;
2094 }
2095
2096 static void clear_dte_entry(u16 devid)
2097 {
2098         /* remove entry from the device table seen by the hardware */
2099         amd_iommu_dev_table[devid].data[0]  = DTE_FLAG_V | DTE_FLAG_TV;
2100         amd_iommu_dev_table[devid].data[1] &= DTE_FLAG_MASK;
2101
2102         amd_iommu_apply_erratum_63(devid);
2103 }
2104
2105 static void do_attach(struct iommu_dev_data *dev_data,
2106                       struct protection_domain *domain)
2107 {
2108         struct amd_iommu *iommu;
2109         u16 alias;
2110         bool ats;
2111
2112         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
2113         alias = dev_data->alias;
2114         ats   = dev_data->ats.enabled;
2115
2116         /* Update data structures */
2117         dev_data->domain = domain;
2118         list_add(&dev_data->list, &domain->dev_list);
2119
2120         /* Do reference counting */
2121         domain->dev_iommu[iommu->index] += 1;
2122         domain->dev_cnt                 += 1;
2123
2124         /* Update device table */
2125         set_dte_entry(dev_data->devid, domain, ats);
2126         if (alias != dev_data->devid)
2127                 set_dte_entry(alias, domain, ats);
2128
2129         device_flush_dte(dev_data);
2130 }
2131
2132 static void do_detach(struct iommu_dev_data *dev_data)
2133 {
2134         struct amd_iommu *iommu;
2135         u16 alias;
2136
2137         /*
2138          * First check if the device is still attached. It might already
2139          * be detached from its domain because the generic
2140          * iommu_detach_group code detached it and we try again here in
2141          * our alias handling.
2142          */
2143         if (!dev_data->domain)
2144                 return;
2145
2146         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
2147         alias = dev_data->alias;
2148
2149         /* decrease reference counters */
2150         dev_data->domain->dev_iommu[iommu->index] -= 1;
2151         dev_data->domain->dev_cnt                 -= 1;
2152
2153         /* Update data structures */
2154         dev_data->domain = NULL;
2155         list_del(&dev_data->list);
2156         clear_dte_entry(dev_data->devid);
2157         if (alias != dev_data->devid)
2158                 clear_dte_entry(alias);
2159
2160         /* Flush the DTE entry */
2161         device_flush_dte(dev_data);
2162 }
2163
2164 /*
2165  * If a device is not yet associated with a domain, this function does
2166  * assigns it visible for the hardware
2167  */
2168 static int __attach_device(struct iommu_dev_data *dev_data,
2169                            struct protection_domain *domain)
2170 {
2171         int ret;
2172
2173         /*
2174          * Must be called with IRQs disabled. Warn here to detect early
2175          * when its not.
2176          */
2177         WARN_ON(!irqs_disabled());
2178
2179         /* lock domain */
2180         spin_lock(&domain->lock);
2181
2182         ret = -EBUSY;
2183         if (dev_data->domain != NULL)
2184                 goto out_unlock;
2185
2186         /* Attach alias group root */
2187         do_attach(dev_data, domain);
2188
2189         ret = 0;
2190
2191 out_unlock:
2192
2193         /* ready */
2194         spin_unlock(&domain->lock);
2195
2196         return ret;
2197 }
2198
2199
2200 static void pdev_iommuv2_disable(struct pci_dev *pdev)
2201 {
2202         pci_disable_ats(pdev);
2203         pci_disable_pri(pdev);
2204         pci_disable_pasid(pdev);
2205 }
2206
2207 /* FIXME: Change generic reset-function to do the same */
2208 static int pri_reset_while_enabled(struct pci_dev *pdev)
2209 {
2210         u16 control;
2211         int pos;
2212
2213         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PRI);
2214         if (!pos)
2215                 return -EINVAL;
2216
2217         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_CTRL, &control);
2218         control |= PCI_PRI_CTRL_RESET;
2219         pci_write_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_CTRL, control);
2220
2221         return 0;
2222 }
2223
2224 static int pdev_iommuv2_enable(struct pci_dev *pdev)
2225 {
2226         bool reset_enable;
2227         int reqs, ret;
2228
2229         /* FIXME: Hardcode number of outstanding requests for now */
2230         reqs = 32;
2231         if (pdev_pri_erratum(pdev, AMD_PRI_DEV_ERRATUM_LIMIT_REQ_ONE))
2232                 reqs = 1;
2233         reset_enable = pdev_pri_erratum(pdev, AMD_PRI_DEV_ERRATUM_ENABLE_RESET);
2234
2235         /* Only allow access to user-accessible pages */
2236         ret = pci_enable_pasid(pdev, 0);
2237         if (ret)
2238                 goto out_err;
2239
2240         /* First reset the PRI state of the device */
2241         ret = pci_reset_pri(pdev);
2242         if (ret)
2243                 goto out_err;
2244
2245         /* Enable PRI */
2246         ret = pci_enable_pri(pdev, reqs);
2247         if (ret)
2248                 goto out_err;
2249
2250         if (reset_enable) {
2251                 ret = pri_reset_while_enabled(pdev);
2252                 if (ret)
2253                         goto out_err;
2254         }
2255
2256         ret = pci_enable_ats(pdev, PAGE_SHIFT);
2257         if (ret)
2258                 goto out_err;
2259
2260         return 0;
2261
2262 out_err:
2263         pci_disable_pri(pdev);
2264         pci_disable_pasid(pdev);
2265
2266         return ret;
2267 }
2268
2269 /* FIXME: Move this to PCI code */
2270 #define PCI_PRI_TLP_OFF         (1 << 15)
2271
2272 static bool pci_pri_tlp_required(struct pci_dev *pdev)
2273 {
2274         u16 status;
2275         int pos;
2276
2277         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PRI);
2278         if (!pos)
2279                 return false;
2280
2281         pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_PRI_STATUS, &status);
2282
2283         return (status & PCI_PRI_TLP_OFF) ? true : false;
2284 }
2285
2286 /*
2287  * If a device is not yet associated with a domain, this function
2288  * assigns it visible for the hardware
2289  */
2290 static int attach_device(struct device *dev,
2291                          struct protection_domain *domain)
2292 {
2293         struct pci_dev *pdev;
2294         struct iommu_dev_data *dev_data;
2295         unsigned long flags;
2296         int ret;
2297
2298         dev_data = get_dev_data(dev);
2299
2300         if (!dev_is_pci(dev))
2301                 goto skip_ats_check;
2302
2303         pdev = to_pci_dev(dev);
2304         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK) {
2305                 if (!dev_data->passthrough)
2306                         return -EINVAL;
2307
2308                 if (dev_data->iommu_v2) {
2309                         if (pdev_iommuv2_enable(pdev) != 0)
2310                                 return -EINVAL;
2311
2312                         dev_data->ats.enabled = true;
2313                         dev_data->ats.qdep    = pci_ats_queue_depth(pdev);
2314                         dev_data->pri_tlp     = pci_pri_tlp_required(pdev);
2315                 }
2316         } else if (amd_iommu_iotlb_sup &&
2317                    pci_enable_ats(pdev, PAGE_SHIFT) == 0) {
2318                 dev_data->ats.enabled = true;
2319                 dev_data->ats.qdep    = pci_ats_queue_depth(pdev);
2320         }
2321
2322 skip_ats_check:
2323         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2324         ret = __attach_device(dev_data, domain);
2325         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2326
2327         /*
2328          * We might boot into a crash-kernel here. The crashed kernel
2329          * left the caches in the IOMMU dirty. So we have to flush
2330          * here to evict all dirty stuff.
2331          */
2332         domain_flush_tlb_pde(domain);
2333
2334         return ret;
2335 }
2336
2337 /*
2338  * Removes a device from a protection domain (unlocked)
2339  */
2340 static void __detach_device(struct iommu_dev_data *dev_data)
2341 {
2342         struct protection_domain *domain;
2343
2344         /*
2345          * Must be called with IRQs disabled. Warn here to detect early
2346          * when its not.
2347          */
2348         WARN_ON(!irqs_disabled());
2349
2350         if (WARN_ON(!dev_data->domain))
2351                 return;
2352
2353         domain = dev_data->domain;
2354
2355         spin_lock(&domain->lock);
2356
2357         do_detach(dev_data);
2358
2359         spin_unlock(&domain->lock);
2360 }
2361
2362 /*
2363  * Removes a device from a protection domain (with devtable_lock held)
2364  */
2365 static void detach_device(struct device *dev)
2366 {
2367         struct protection_domain *domain;
2368         struct iommu_dev_data *dev_data;
2369         unsigned long flags;
2370
2371         dev_data = get_dev_data(dev);
2372         domain   = dev_data->domain;
2373
2374         /* lock device table */
2375         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2376         __detach_device(dev_data);
2377         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2378
2379         if (!dev_is_pci(dev))
2380                 return;
2381
2382         if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK && dev_data->iommu_v2)
2383                 pdev_iommuv2_disable(to_pci_dev(dev));
2384         else if (dev_data->ats.enabled)
2385                 pci_disable_ats(to_pci_dev(dev));
2386
2387         dev_data->ats.enabled = false;
2388 }
2389
2390 static int amd_iommu_add_device(struct device *dev)
2391 {
2392         struct iommu_dev_data *dev_data;
2393         struct iommu_domain *domain;
2394         struct amd_iommu *iommu;
2395         int ret, devid;
2396
2397         if (!check_device(dev) || get_dev_data(dev))
2398                 return 0;
2399
2400         devid = get_device_id(dev);
2401         if (devid < 0)
2402                 return devid;
2403
2404         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2405
2406         ret = iommu_init_device(dev);
2407         if (ret) {
2408                 if (ret != -ENOTSUPP)
2409                         pr_err("Failed to initialize device %s - trying to proceed anyway\n",
2410                                 dev_name(dev));
2411
2412                 iommu_ignore_device(dev);
2413                 dev->dma_ops = &nommu_dma_ops;
2414                 goto out;
2415         }
2416         init_iommu_group(dev);
2417
2418         dev_data = get_dev_data(dev);
2419
2420         BUG_ON(!dev_data);
2421
2422         if (iommu_pass_through || dev_data->iommu_v2)
2423                 iommu_request_dm_for_dev(dev);
2424
2425         /* Domains are initialized for this device - have a look what we ended up with */
2426         domain = iommu_get_domain_for_dev(dev);
2427         if (domain->type == IOMMU_DOMAIN_IDENTITY)
2428                 dev_data->passthrough = true;
2429         else
2430                 dev->dma_ops = &amd_iommu_dma_ops;
2431
2432 out:
2433         iommu_completion_wait(iommu);
2434
2435         return 0;
2436 }
2437
2438 static void amd_iommu_remove_device(struct device *dev)
2439 {
2440         struct amd_iommu *iommu;
2441         int devid;
2442
2443         if (!check_device(dev))
2444                 return;
2445
2446         devid = get_device_id(dev);
2447         if (devid < 0)
2448                 return;
2449
2450         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2451
2452         iommu_uninit_device(dev);
2453         iommu_completion_wait(iommu);
2454 }
2455
2456 static struct iommu_group *amd_iommu_device_group(struct device *dev)
2457 {
2458         if (dev_is_pci(dev))
2459                 return pci_device_group(dev);
2460
2461         return acpihid_device_group(dev);
2462 }
2463
2464 /*****************************************************************************
2465  *
2466  * The next functions belong to the dma_ops mapping/unmapping code.
2467  *
2468  *****************************************************************************/
2469
2470 /*
2471  * In the dma_ops path we only have the struct device. This function
2472  * finds the corresponding IOMMU, the protection domain and the
2473  * requestor id for a given device.
2474  * If the device is not yet associated with a domain this is also done
2475  * in this function.
2476  */
2477 static struct protection_domain *get_domain(struct device *dev)
2478 {
2479         struct protection_domain *domain;
2480
2481         if (!check_device(dev))
2482                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2483
2484         domain = get_dev_data(dev)->domain;
2485         if (!dma_ops_domain(domain))
2486                 return ERR_PTR(-EBUSY);
2487
2488         return domain;
2489 }
2490
2491 static void update_device_table(struct protection_domain *domain)
2492 {
2493         struct iommu_dev_data *dev_data;
2494
2495         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
2496                 set_dte_entry(dev_data->devid, domain, dev_data->ats.enabled);
2497
2498                 if (dev_data->devid == dev_data->alias)
2499                         continue;
2500
2501                 /* There is an alias, update device table entry for it */
2502                 set_dte_entry(dev_data->alias, domain, dev_data->ats.enabled);
2503         }
2504 }
2505
2506 static void update_domain(struct protection_domain *domain)
2507 {
2508         if (!domain->updated)
2509                 return;
2510
2511         update_device_table(domain);
2512
2513         domain_flush_devices(domain);
2514         domain_flush_tlb_pde(domain);
2515
2516         domain->updated = false;
2517 }
2518
2519 static int dir2prot(enum dma_data_direction direction)
2520 {
2521         if (direction == DMA_TO_DEVICE)
2522                 return IOMMU_PROT_IR;
2523         else if (direction == DMA_FROM_DEVICE)
2524                 return IOMMU_PROT_IW;
2525         else if (direction == DMA_BIDIRECTIONAL)
2526                 return IOMMU_PROT_IW | IOMMU_PROT_IR;
2527         else
2528                 return 0;
2529 }
2530 /*
2531  * This function contains common code for mapping of a physically
2532  * contiguous memory region into DMA address space. It is used by all
2533  * mapping functions provided with this IOMMU driver.
2534  * Must be called with the domain lock held.
2535  */
2536 static dma_addr_t __map_single(struct device *dev,
2537                                struct dma_ops_domain *dma_dom,
2538                                phys_addr_t paddr,
2539                                size_t size,
2540                                enum dma_data_direction direction,
2541                                u64 dma_mask)
2542 {
2543         dma_addr_t offset = paddr & ~PAGE_MASK;
2544         dma_addr_t address, start, ret;
2545         unsigned int pages;
2546         int prot = 0;
2547         int i;
2548
2549         pages = iommu_num_pages(paddr, size, PAGE_SIZE);
2550         paddr &= PAGE_MASK;
2551
2552         address = dma_ops_alloc_iova(dev, dma_dom, pages, dma_mask);
2553         if (address == AMD_IOMMU_MAPPING_ERROR)
2554                 goto out;
2555
2556         prot = dir2prot(direction);
2557
2558         start = address;
2559         for (i = 0; i < pages; ++i) {
2560                 ret = iommu_map_page(&dma_dom->domain, start, paddr,
2561                                      PAGE_SIZE, prot, GFP_ATOMIC);
2562                 if (ret)
2563                         goto out_unmap;
2564
2565                 paddr += PAGE_SIZE;
2566                 start += PAGE_SIZE;
2567         }
2568         address += offset;
2569
2570         if (unlikely(amd_iommu_np_cache)) {
2571                 domain_flush_pages(&dma_dom->domain, address, size);
2572                 domain_flush_complete(&dma_dom->domain);
2573         }
2574
2575 out:
2576         return address;
2577
2578 out_unmap:
2579
2580         for (--i; i >= 0; --i) {
2581                 start -= PAGE_SIZE;
2582                 iommu_unmap_page(&dma_dom->domain, start, PAGE_SIZE);
2583         }
2584
2585         domain_flush_tlb(&dma_dom->domain);
2586         domain_flush_complete(&dma_dom->domain);
2587
2588         dma_ops_free_iova(dma_dom, address, pages);
2589
2590         return AMD_IOMMU_MAPPING_ERROR;
2591 }
2592
2593 /*
2594  * Does the reverse of the __map_single function. Must be called with
2595  * the domain lock held too
2596  */
2597 static void __unmap_single(struct dma_ops_domain *dma_dom,
2598                            dma_addr_t dma_addr,
2599                            size_t size,
2600                            int dir)
2601 {
2602         dma_addr_t flush_addr;
2603         dma_addr_t i, start;
2604         unsigned int pages;
2605
2606         flush_addr = dma_addr;
2607         pages = iommu_num_pages(dma_addr, size, PAGE_SIZE);
2608         dma_addr &= PAGE_MASK;
2609         start = dma_addr;
2610
2611         for (i = 0; i < pages; ++i) {
2612                 iommu_unmap_page(&dma_dom->domain, start, PAGE_SIZE);
2613                 start += PAGE_SIZE;
2614         }
2615
2616         if (amd_iommu_unmap_flush) {
2617                 dma_ops_free_iova(dma_dom, dma_addr, pages);
2618                 domain_flush_tlb(&dma_dom->domain);
2619                 domain_flush_complete(&dma_dom->domain);
2620         } else {
2621                 queue_add(dma_dom, dma_addr, pages);
2622         }
2623 }
2624
2625 /*
2626  * The exported map_single function for dma_ops.
2627  */
2628 static dma_addr_t map_page(struct device *dev, struct page *page,
2629                            unsigned long offset, size_t size,
2630                            enum dma_data_direction dir,
2631                            unsigned long attrs)
2632 {
2633         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + offset;
2634         struct protection_domain *domain;
2635         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2636         u64 dma_mask;
2637
2638         domain = get_domain(dev);
2639         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL)
2640                 return (dma_addr_t)paddr;
2641         else if (IS_ERR(domain))
2642                 return AMD_IOMMU_MAPPING_ERROR;
2643
2644         dma_mask = *dev->dma_mask;
2645         dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2646
2647         return __map_single(dev, dma_dom, paddr, size, dir, dma_mask);
2648 }
2649
2650 /*
2651  * The exported unmap_single function for dma_ops.
2652  */
2653 static void unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
2654                        enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2655 {
2656         struct protection_domain *domain;
2657         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2658
2659         domain = get_domain(dev);
2660         if (IS_ERR(domain))
2661                 return;
2662
2663         dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2664
2665         __unmap_single(dma_dom, dma_addr, size, dir);
2666 }
2667
2668 static int sg_num_pages(struct device *dev,
2669                         struct scatterlist *sglist,
2670                         int nelems)
2671 {
2672         unsigned long mask, boundary_size;
2673         struct scatterlist *s;
2674         int i, npages = 0;
2675
2676         mask          = dma_get_seg_boundary(dev);
2677         boundary_size = mask + 1 ? ALIGN(mask + 1, PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT :
2678                                    1UL << (BITS_PER_LONG - PAGE_SHIFT);
2679
2680         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2681                 int p, n;
2682
2683                 s->dma_address = npages << PAGE_SHIFT;
2684                 p = npages % boundary_size;
2685                 n = iommu_num_pages(sg_phys(s), s->length, PAGE_SIZE);
2686                 if (p + n > boundary_size)
2687                         npages += boundary_size - p;
2688                 npages += n;
2689         }
2690
2691         return npages;
2692 }
2693
2694 /*
2695  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
2696  * lists).
2697  */
2698 static int map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
2699                   int nelems, enum dma_data_direction direction,
2700                   unsigned long attrs)
2701 {
2702         int mapped_pages = 0, npages = 0, prot = 0, i;
2703         struct protection_domain *domain;
2704         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2705         struct scatterlist *s;
2706         unsigned long address;
2707         u64 dma_mask;
2708
2709         domain = get_domain(dev);
2710         if (IS_ERR(domain))
2711                 return 0;
2712
2713         dma_dom  = to_dma_ops_domain(domain);
2714         dma_mask = *dev->dma_mask;
2715
2716         npages = sg_num_pages(dev, sglist, nelems);
2717
2718         address = dma_ops_alloc_iova(dev, dma_dom, npages, dma_mask);
2719         if (address == AMD_IOMMU_MAPPING_ERROR)
2720                 goto out_err;
2721
2722         prot = dir2prot(direction);
2723
2724         /* Map all sg entries */
2725         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2726                 int j, pages = iommu_num_pages(sg_phys(s), s->length, PAGE_SIZE);
2727
2728                 for (j = 0; j < pages; ++j) {
2729                         unsigned long bus_addr, phys_addr;
2730                         int ret;
2731
2732                         bus_addr  = address + s->dma_address + (j << PAGE_SHIFT);
2733                         phys_addr = (sg_phys(s) & PAGE_MASK) + (j << PAGE_SHIFT);
2734                         ret = iommu_map_page(domain, bus_addr, phys_addr, PAGE_SIZE, prot, GFP_ATOMIC);
2735                         if (ret)
2736                                 goto out_unmap;
2737
2738                         mapped_pages += 1;
2739                 }
2740         }
2741
2742         /* Everything is mapped - write the right values into s->dma_address */
2743         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2744                 s->dma_address += address + s->offset;
2745                 s->dma_length   = s->length;
2746         }
2747
2748         return nelems;
2749
2750 out_unmap:
2751         pr_err("%s: IOMMU mapping error in map_sg (io-pages: %d)\n",
2752                dev_name(dev), npages);
2753
2754         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2755                 int j, pages = iommu_num_pages(sg_phys(s), s->length, PAGE_SIZE);
2756
2757                 for (j = 0; j < pages; ++j) {
2758                         unsigned long bus_addr;
2759
2760                         bus_addr  = address + s->dma_address + (j << PAGE_SHIFT);
2761                         iommu_unmap_page(domain, bus_addr, PAGE_SIZE);
2762
2763                         if (--mapped_pages)
2764                                 goto out_free_iova;
2765                 }
2766         }
2767
2768 out_free_iova:
2769         free_iova_fast(&dma_dom->iovad, address, npages);
2770
2771 out_err:
2772         return 0;
2773 }
2774
2775 /*
2776  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
2777  * lists).
2778  */
2779 static void unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
2780                      int nelems, enum dma_data_direction dir,
2781                      unsigned long attrs)
2782 {
2783         struct protection_domain *domain;
2784         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2785         unsigned long startaddr;
2786         int npages = 2;
2787
2788         domain = get_domain(dev);
2789         if (IS_ERR(domain))
2790                 return;
2791
2792         startaddr = sg_dma_address(sglist) & PAGE_MASK;
2793         dma_dom   = to_dma_ops_domain(domain);
2794         npages    = sg_num_pages(dev, sglist, nelems);
2795
2796         __unmap_single(dma_dom, startaddr, npages << PAGE_SHIFT, dir);
2797 }
2798
2799 /*
2800  * The exported alloc_coherent function for dma_ops.
2801  */
2802 static void *alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
2803                             dma_addr_t *dma_addr, gfp_t flag,
2804                             unsigned long attrs)
2805 {
2806         u64 dma_mask = dev->coherent_dma_mask;
2807         struct protection_domain *domain;
2808         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2809         struct page *page;
2810
2811         domain = get_domain(dev);
2812         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL) {
2813                 page = alloc_pages(flag, get_order(size));
2814                 *dma_addr = page_to_phys(page);
2815                 return page_address(page);
2816         } else if (IS_ERR(domain))
2817                 return NULL;
2818
2819         dma_dom   = to_dma_ops_domain(domain);
2820         size      = PAGE_ALIGN(size);
2821         dma_mask  = dev->coherent_dma_mask;
2822         flag     &= ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM | __GFP_DMA32);
2823         flag     |= __GFP_ZERO;
2824
2825         page = alloc_pages(flag | __GFP_NOWARN,  get_order(size));
2826         if (!page) {
2827                 if (!gfpflags_allow_blocking(flag))
2828                         return NULL;
2829
2830                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, size >> PAGE_SHIFT,
2831                                                  get_order(size), flag);
2832                 if (!page)
2833                         return NULL;
2834         }
2835
2836         if (!dma_mask)
2837                 dma_mask = *dev->dma_mask;
2838
2839         *dma_addr = __map_single(dev, dma_dom, page_to_phys(page),
2840                                  size, DMA_BIDIRECTIONAL, dma_mask);
2841
2842         if (*dma_addr == AMD_IOMMU_MAPPING_ERROR)
2843                 goto out_free;
2844
2845         return page_address(page);
2846
2847 out_free:
2848
2849         if (!dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT))
2850                 __free_pages(page, get_order(size));
2851
2852         return NULL;
2853 }
2854
2855 /*
2856  * The exported free_coherent function for dma_ops.
2857  */
2858 static void free_coherent(struct device *dev, size_t size,
2859                           void *virt_addr, dma_addr_t dma_addr,
2860                           unsigned long attrs)
2861 {
2862         struct protection_domain *domain;
2863         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2864         struct page *page;
2865
2866         page = virt_to_page(virt_addr);
2867         size = PAGE_ALIGN(size);
2868
2869         domain = get_domain(dev);
2870         if (IS_ERR(domain))
2871                 goto free_mem;
2872
2873         dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
2874
2875         __unmap_single(dma_dom, dma_addr, size, DMA_BIDIRECTIONAL);
2876
2877 free_mem:
2878         if (!dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT))
2879                 __free_pages(page, get_order(size));
2880 }
2881
2882 /*
2883  * This function is called by the DMA layer to find out if we can handle a
2884  * particular device. It is part of the dma_ops.
2885  */
2886 static int amd_iommu_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
2887 {
2888         if (!x86_dma_supported(dev, mask))
2889                 return 0;
2890         return check_device(dev);
2891 }
2892
2893 static int amd_iommu_mapping_error(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr)
2894 {
2895         return dma_addr == AMD_IOMMU_MAPPING_ERROR;
2896 }
2897
2898 static const struct dma_map_ops amd_iommu_dma_ops = {
2899         .alloc          = alloc_coherent,
2900         .free           = free_coherent,
2901         .map_page       = map_page,
2902         .unmap_page     = unmap_page,
2903         .map_sg         = map_sg,
2904         .unmap_sg       = unmap_sg,
2905         .dma_supported  = amd_iommu_dma_supported,
2906         .mapping_error  = amd_iommu_mapping_error,
2907 };
2908
2909 static int init_reserved_iova_ranges(void)
2910 {
2911         struct pci_dev *pdev = NULL;
2912         struct iova *val;
2913
2914         init_iova_domain(&reserved_iova_ranges, PAGE_SIZE,
2915                          IOVA_START_PFN, DMA_32BIT_PFN);
2916
2917         lockdep_set_class(&reserved_iova_ranges.iova_rbtree_lock,
2918                           &reserved_rbtree_key);
2919
2920         /* MSI memory range */
2921         val = reserve_iova(&reserved_iova_ranges,
2922                            IOVA_PFN(MSI_RANGE_START), IOVA_PFN(MSI_RANGE_END));
2923         if (!val) {
2924                 pr_err("Reserving MSI range failed\n");
2925                 return -ENOMEM;
2926         }
2927
2928         /* HT memory range */
2929         val = reserve_iova(&reserved_iova_ranges,
2930                            IOVA_PFN(HT_RANGE_START), IOVA_PFN(HT_RANGE_END));
2931         if (!val) {
2932                 pr_err("Reserving HT range failed\n");
2933                 return -ENOMEM;
2934         }
2935
2936         /*
2937          * Memory used for PCI resources
2938          * FIXME: Check whether we can reserve the PCI-hole completly
2939          */
2940         for_each_pci_dev(pdev) {
2941                 int i;
2942
2943                 for (i = 0; i < PCI_NUM_RESOURCES; ++i) {
2944                         struct resource *r = &pdev->resource[i];
2945
2946                         if (!(r->flags & IORESOURCE_MEM))
2947                                 continue;
2948
2949                         val = reserve_iova(&reserved_iova_ranges,
2950                                            IOVA_PFN(r->start),
2951                                            IOVA_PFN(r->end));
2952                         if (!val) {
2953                                 pr_err("Reserve pci-resource range failed\n");
2954                                 return -ENOMEM;
2955                         }
2956                 }
2957         }
2958
2959         return 0;
2960 }
2961
2962 int __init amd_iommu_init_api(void)
2963 {
2964         int ret, err = 0;
2965
2966         ret = iova_cache_get();
2967         if (ret)
2968                 return ret;
2969
2970         ret = init_reserved_iova_ranges();
2971         if (ret)
2972                 return ret;
2973
2974         err = bus_set_iommu(&pci_bus_type, &amd_iommu_ops);
2975         if (err)
2976                 return err;
2977 #ifdef CONFIG_ARM_AMBA
2978         err = bus_set_iommu(&amba_bustype, &amd_iommu_ops);
2979         if (err)
2980                 return err;
2981 #endif
2982         err = bus_set_iommu(&platform_bus_type, &amd_iommu_ops);
2983         if (err)
2984                 return err;
2985
2986         return 0;
2987 }
2988
2989 int __init amd_iommu_init_dma_ops(void)
2990 {
2991         swiotlb        = iommu_pass_through ? 1 : 0;
2992         iommu_detected = 1;
2993
2994         /*
2995          * In case we don't initialize SWIOTLB (actually the common case
2996          * when AMD IOMMU is enabled), make sure there are global
2997          * dma_ops set as a fall-back for devices not handled by this
2998          * driver (for example non-PCI devices).
2999          */
3000         if (!swiotlb)
3001                 dma_ops = &nommu_dma_ops;
3002
3003         if (amd_iommu_unmap_flush)
3004                 pr_info("AMD-Vi: IO/TLB flush on unmap enabled\n");
3005         else
3006                 pr_info("AMD-Vi: Lazy IO/TLB flushing enabled\n");
3007
3008         return 0;
3009
3010 }
3011
3012 /*****************************************************************************
3013  *
3014  * The following functions belong to the exported interface of AMD IOMMU
3015  *
3016  * This interface allows access to lower level functions of the IOMMU
3017  * like protection domain handling and assignement of devices to domains
3018  * which is not possible with the dma_ops interface.
3019  *
3020  *****************************************************************************/
3021
3022 static void cleanup_domain(struct protection_domain *domain)
3023 {
3024         struct iommu_dev_data *entry;
3025         unsigned long flags;
3026
3027         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
3028
3029         while (!list_empty(&domain->dev_list)) {
3030                 entry = list_first_entry(&domain->dev_list,
3031                                          struct iommu_dev_data, list);
3032                 __detach_device(entry);
3033         }
3034
3035         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
3036 }
3037
3038 static void protection_domain_free(struct protection_domain *domain)
3039 {
3040         if (!domain)
3041                 return;
3042
3043         del_domain_from_list(domain);
3044
3045         if (domain->id)
3046                 domain_id_free(domain->id);
3047
3048         kfree(domain);
3049 }
3050
3051 static int protection_domain_init(struct protection_domain *domain)
3052 {
3053         spin_lock_init(&domain->lock);
3054         mutex_init(&domain->api_lock);
3055         domain->id = domain_id_alloc();
3056         if (!domain->id)
3057                 return -ENOMEM;
3058         INIT_LIST_HEAD(&domain->dev_list);
3059
3060         return 0;
3061 }
3062
3063 static struct protection_domain *protection_domain_alloc(void)
3064 {
3065         struct protection_domain *domain;
3066
3067         domain = kzalloc(sizeof(*domain), GFP_KERNEL);
3068         if (!domain)
3069                 return NULL;
3070
3071         if (protection_domain_init(domain))
3072                 goto out_err;
3073
3074         add_domain_to_list(domain);
3075
3076         return domain;
3077
3078 out_err:
3079         kfree(domain);
3080
3081         return NULL;
3082 }
3083
3084 static struct iommu_domain *amd_iommu_domain_alloc(unsigned type)
3085 {
3086         struct protection_domain *pdomain;
3087         struct dma_ops_domain *dma_domain;
3088
3089         switch (type) {
3090         case IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED:
3091                 pdomain = protection_domain_alloc();
3092                 if (!pdomain)
3093                         return NULL;
3094
3095                 pdomain->mode    = PAGE_MODE_3_LEVEL;
3096                 pdomain->pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
3097                 if (!pdomain->pt_root) {
3098                         protection_domain_free(pdomain);
3099                         return NULL;
3100                 }
3101
3102                 pdomain->domain.geometry.aperture_start = 0;
3103                 pdomain->domain.geometry.aperture_end   = ~0ULL;
3104                 pdomain->domain.geometry.force_aperture = true;
3105
3106                 break;
3107         case IOMMU_DOMAIN_DMA:
3108                 dma_domain = dma_ops_domain_alloc();
3109                 if (!dma_domain) {
3110                         pr_err("AMD-Vi: Failed to allocate\n");
3111                         return NULL;
3112                 }
3113                 pdomain = &dma_domain->domain;
3114                 break;
3115         case IOMMU_DOMAIN_IDENTITY:
3116                 pdomain = protection_domain_alloc();
3117                 if (!pdomain)
3118                         return NULL;
3119
3120                 pdomain->mode = PAGE_MODE_NONE;
3121                 break;
3122         default:
3123                 return NULL;
3124         }
3125
3126         return &pdomain->domain;
3127 }
3128
3129 static void amd_iommu_domain_free(struct iommu_domain *dom)
3130 {
3131         struct protection_domain *domain;
3132         struct dma_ops_domain *dma_dom;
3133
3134         domain = to_pdomain(dom);
3135
3136         if (domain->dev_cnt > 0)
3137                 cleanup_domain(domain);
3138
3139         BUG_ON(domain->dev_cnt != 0);
3140
3141         if (!dom)
3142                 return;
3143
3144         switch (dom->type) {
3145         case IOMMU_DOMAIN_DMA:
3146                 /* Now release the domain */
3147                 dma_dom = to_dma_ops_domain(domain);
3148                 dma_ops_domain_free(dma_dom);
3149                 break;
3150         default:
3151                 if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
3152                         free_pagetable(domain);
3153
3154                 if (domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
3155                         free_gcr3_table(domain);
3156
3157                 protection_domain_free(domain);
3158                 break;
3159         }
3160 }
3161
3162 static void amd_iommu_detach_device(struct iommu_domain *dom,
3163                                     struct device *dev)
3164 {
3165         struct iommu_dev_data *dev_data = dev->archdata.iommu;
3166         struct amd_iommu *iommu;
3167         int devid;
3168
3169         if (!check_device(dev))
3170                 return;
3171
3172         devid = get_device_id(dev);
3173         if (devid < 0)
3174                 return;
3175
3176         if (dev_data->domain != NULL)
3177                 detach_device(dev);
3178
3179         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3180         if (!iommu)
3181                 return;
3182
3183 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
3184         if (AMD_IOMMU_GUEST_IR_VAPIC(amd_iommu_guest_ir) &&
3185             (dom->type == IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED))
3186                 dev_data->use_vapic = 0;
3187 #endif
3188
3189         iommu_completion_wait(iommu);
3190 }
3191
3192 static int amd_iommu_attach_device(struct iommu_domain *dom,
3193                                    struct device *dev)
3194 {
3195         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3196         struct iommu_dev_data *dev_data;
3197         struct amd_iommu *iommu;
3198         int ret;
3199
3200         if (!check_device(dev))
3201                 return -EINVAL;
3202
3203         dev_data = dev->archdata.iommu;
3204
3205         iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
3206         if (!iommu)
3207                 return -EINVAL;
3208
3209         if (dev_data->domain)
3210                 detach_device(dev);
3211
3212         ret = attach_device(dev, domain);
3213
3214 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
3215         if (AMD_IOMMU_GUEST_IR_VAPIC(amd_iommu_guest_ir)) {
3216                 if (dom->type == IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED)
3217                         dev_data->use_vapic = 1;
3218                 else
3219                         dev_data->use_vapic = 0;
3220         }
3221 #endif
3222
3223         iommu_completion_wait(iommu);
3224
3225         return ret;
3226 }
3227
3228 static int amd_iommu_map(struct iommu_domain *dom, unsigned long iova,
3229                          phys_addr_t paddr, size_t page_size, int iommu_prot)
3230 {
3231         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3232         int prot = 0;
3233         int ret;
3234
3235         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3236                 return -EINVAL;
3237
3238         if (iommu_prot & IOMMU_READ)
3239                 prot |= IOMMU_PROT_IR;
3240         if (iommu_prot & IOMMU_WRITE)
3241                 prot |= IOMMU_PROT_IW;
3242
3243         mutex_lock(&domain->api_lock);
3244         ret = iommu_map_page(domain, iova, paddr, page_size, prot, GFP_KERNEL);
3245         mutex_unlock(&domain->api_lock);
3246
3247         return ret;
3248 }
3249
3250 static size_t amd_iommu_unmap(struct iommu_domain *dom, unsigned long iova,
3251                            size_t page_size)
3252 {
3253         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3254         size_t unmap_size;
3255
3256         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3257                 return -EINVAL;
3258
3259         mutex_lock(&domain->api_lock);
3260         unmap_size = iommu_unmap_page(domain, iova, page_size);
3261         mutex_unlock(&domain->api_lock);
3262
3263         domain_flush_tlb_pde(domain);
3264
3265         return unmap_size;
3266 }
3267
3268 static phys_addr_t amd_iommu_iova_to_phys(struct iommu_domain *dom,
3269                                           dma_addr_t iova)
3270 {
3271         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3272         unsigned long offset_mask, pte_pgsize;
3273         u64 *pte, __pte;
3274
3275         if (domain->mode == PAGE_MODE_NONE)
3276                 return iova;
3277
3278         pte = fetch_pte(domain, iova, &pte_pgsize);
3279
3280         if (!pte || !IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
3281                 return 0;
3282
3283         offset_mask = pte_pgsize - 1;
3284         __pte       = *pte & PM_ADDR_MASK;
3285
3286         return (__pte & ~offset_mask) | (iova & offset_mask);
3287 }
3288
3289 static bool amd_iommu_capable(enum iommu_cap cap)
3290 {
3291         switch (cap) {
3292         case IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY:
3293                 return true;
3294         case IOMMU_CAP_INTR_REMAP:
3295                 return (irq_remapping_enabled == 1);
3296         case IOMMU_CAP_NOEXEC:
3297                 return false;
3298         }
3299
3300         return false;
3301 }
3302
3303 static void amd_iommu_get_resv_regions(struct device *dev,
3304                                        struct list_head *head)
3305 {
3306         struct iommu_resv_region *region;
3307         struct unity_map_entry *entry;
3308         int devid;
3309
3310         devid = get_device_id(dev);
3311         if (devid < 0)
3312                 return;
3313
3314         list_for_each_entry(entry, &amd_iommu_unity_map, list) {
3315                 size_t length;
3316                 int prot = 0;
3317
3318                 if (devid < entry->devid_start || devid > entry->devid_end)
3319                         continue;
3320
3321                 length = entry->address_end - entry->address_start;
3322                 if (entry->prot & IOMMU_PROT_IR)
3323                         prot |= IOMMU_READ;
3324                 if (entry->prot & IOMMU_PROT_IW)
3325                         prot |= IOMMU_WRITE;
3326
3327                 region = iommu_alloc_resv_region(entry->address_start,
3328                                                  length, prot,
3329                                                  IOMMU_RESV_DIRECT);
3330                 if (!region) {
3331                         pr_err("Out of memory allocating dm-regions for %s\n",
3332                                 dev_name(dev));
3333                         return;
3334                 }
3335                 list_add_tail(&region->list, head);
3336         }
3337
3338         region = iommu_alloc_resv_region(MSI_RANGE_START,
3339                                          MSI_RANGE_END - MSI_RANGE_START + 1,
3340                                          0, IOMMU_RESV_MSI);
3341         if (!region)
3342                 return;
3343         list_add_tail(&region->list, head);
3344
3345         region = iommu_alloc_resv_region(HT_RANGE_START,
3346                                          HT_RANGE_END - HT_RANGE_START + 1,
3347                                          0, IOMMU_RESV_RESERVED);
3348         if (!region)
3349                 return;
3350         list_add_tail(&region->list, head);
3351 }
3352
3353 static void amd_iommu_put_resv_regions(struct device *dev,
3354                                      struct list_head *head)
3355 {
3356         struct iommu_resv_region *entry, *next;
3357
3358         list_for_each_entry_safe(entry, next, head, list)
3359                 kfree(entry);
3360 }
3361
3362 static void amd_iommu_apply_resv_region(struct device *dev,
3363                                       struct iommu_domain *domain,
3364                                       struct iommu_resv_region *region)
3365 {
3366         struct dma_ops_domain *dma_dom = to_dma_ops_domain(to_pdomain(domain));
3367         unsigned long start, end;
3368
3369         start = IOVA_PFN(region->start);
3370         end   = IOVA_PFN(region->start + region->length);
3371
3372         WARN_ON_ONCE(reserve_iova(&dma_dom->iovad, start, end) == NULL);
3373 }
3374
3375 const struct iommu_ops amd_iommu_ops = {
3376         .capable = amd_iommu_capable,
3377         .domain_alloc = amd_iommu_domain_alloc,
3378         .domain_free  = amd_iommu_domain_free,
3379         .attach_dev = amd_iommu_attach_device,
3380         .detach_dev = amd_iommu_detach_device,
3381         .map = amd_iommu_map,
3382         .unmap = amd_iommu_unmap,
3383         .map_sg = default_iommu_map_sg,
3384         .iova_to_phys = amd_iommu_iova_to_phys,
3385         .add_device = amd_iommu_add_device,
3386         .remove_device = amd_iommu_remove_device,
3387         .device_group = amd_iommu_device_group,
3388         .get_resv_regions = amd_iommu_get_resv_regions,
3389         .put_resv_regions = amd_iommu_put_resv_regions,
3390         .apply_resv_region = amd_iommu_apply_resv_region,
3391         .pgsize_bitmap  = AMD_IOMMU_PGSIZES,
3392 };
3393
3394 /*****************************************************************************
3395  *
3396  * The next functions do a basic initialization of IOMMU for pass through
3397  * mode
3398  *
3399  * In passthrough mode the IOMMU is initialized and enabled but not used for
3400  * DMA-API translation.
3401  *
3402  *****************************************************************************/
3403
3404 /* IOMMUv2 specific functions */
3405 int amd_iommu_register_ppr_notifier(struct notifier_block *nb)
3406 {
3407         return atomic_notifier_chain_register(&ppr_notifier, nb);
3408 }
3409 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_register_ppr_notifier);
3410
3411 int amd_iommu_unregister_ppr_notifier(struct notifier_block *nb)
3412 {
3413         return atomic_notifier_chain_unregister(&ppr_notifier, nb);
3414 }
3415 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_unregister_ppr_notifier);
3416
3417 void amd_iommu_domain_direct_map(struct iommu_domain *dom)
3418 {
3419         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3420         unsigned long flags;
3421
3422         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3423
3424         /* Update data structure */
3425         domain->mode    = PAGE_MODE_NONE;
3426         domain->updated = true;
3427
3428         /* Make changes visible to IOMMUs */
3429         update_domain(domain);
3430
3431         /* Page-table is not visible to IOMMU anymore, so free it */
3432         free_pagetable(domain);
3433
3434         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3435 }
3436 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_direct_map);
3437
3438 int amd_iommu_domain_enable_v2(struct iommu_domain *dom, int pasids)
3439 {
3440         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3441         unsigned long flags;
3442         int levels, ret;
3443
3444         if (pasids <= 0 || pasids > (PASID_MASK + 1))
3445                 return -EINVAL;
3446
3447         /* Number of GCR3 table levels required */
3448         for (levels = 0; (pasids - 1) & ~0x1ff; pasids >>= 9)
3449                 levels += 1;
3450
3451         if (levels > amd_iommu_max_glx_val)
3452                 return -EINVAL;
3453
3454         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3455
3456         /*
3457          * Save us all sanity checks whether devices already in the
3458          * domain support IOMMUv2. Just force that the domain has no
3459          * devices attached when it is switched into IOMMUv2 mode.
3460          */
3461         ret = -EBUSY;
3462         if (domain->dev_cnt > 0 || domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK)
3463                 goto out;
3464
3465         ret = -ENOMEM;
3466         domain->gcr3_tbl = (void *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
3467         if (domain->gcr3_tbl == NULL)
3468                 goto out;
3469
3470         domain->glx      = levels;
3471         domain->flags   |= PD_IOMMUV2_MASK;
3472         domain->updated  = true;
3473
3474         update_domain(domain);
3475
3476         ret = 0;
3477
3478 out:
3479         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3480
3481         return ret;
3482 }
3483 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_enable_v2);
3484
3485 static int __flush_pasid(struct protection_domain *domain, int pasid,
3486                          u64 address, bool size)
3487 {
3488         struct iommu_dev_data *dev_data;
3489         struct iommu_cmd cmd;
3490         int i, ret;
3491
3492         if (!(domain->flags & PD_IOMMUV2_MASK))
3493                 return -EINVAL;
3494
3495         build_inv_iommu_pasid(&cmd, domain->id, pasid, address, size);
3496
3497         /*
3498          * IOMMU TLB needs to be flushed before Device TLB to
3499          * prevent device TLB refill from IOMMU TLB
3500          */
3501         for (i = 0; i < amd_iommu_get_num_iommus(); ++i) {
3502                 if (domain->dev_iommu[i] == 0)
3503                         continue;
3504
3505                 ret = iommu_queue_command(amd_iommus[i], &cmd);
3506                 if (ret != 0)
3507                         goto out;
3508         }
3509
3510         /* Wait until IOMMU TLB flushes are complete */
3511         domain_flush_complete(domain);
3512
3513         /* Now flush device TLBs */
3514         list_for_each_entry(dev_data, &domain->dev_list, list) {
3515                 struct amd_iommu *iommu;
3516                 int qdep;
3517
3518                 /*
3519                    There might be non-IOMMUv2 capable devices in an IOMMUv2
3520                  * domain.
3521                  */
3522                 if (!dev_data->ats.enabled)
3523                         continue;
3524
3525                 qdep  = dev_data->ats.qdep;
3526                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
3527
3528                 build_inv_iotlb_pasid(&cmd, dev_data->devid, pasid,
3529                                       qdep, address, size);
3530
3531                 ret = iommu_queue_command(iommu, &cmd);
3532                 if (ret != 0)
3533                         goto out;
3534         }
3535
3536         /* Wait until all device TLBs are flushed */
3537         domain_flush_complete(domain);
3538
3539         ret = 0;
3540
3541 out:
3542
3543         return ret;
3544 }
3545
3546 static int __amd_iommu_flush_page(struct protection_domain *domain, int pasid,
3547                                   u64 address)
3548 {
3549         return __flush_pasid(domain, pasid, address, false);
3550 }
3551
3552 int amd_iommu_flush_page(struct iommu_domain *dom, int pasid,
3553                          u64 address)
3554 {
3555         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3556         unsigned long flags;
3557         int ret;
3558
3559         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3560         ret = __amd_iommu_flush_page(domain, pasid, address);
3561         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3562
3563         return ret;
3564 }
3565 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_flush_page);
3566
3567 static int __amd_iommu_flush_tlb(struct protection_domain *domain, int pasid)
3568 {
3569         return __flush_pasid(domain, pasid, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS,
3570                              true);
3571 }
3572
3573 int amd_iommu_flush_tlb(struct iommu_domain *dom, int pasid)
3574 {
3575         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3576         unsigned long flags;
3577         int ret;
3578
3579         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3580         ret = __amd_iommu_flush_tlb(domain, pasid);
3581         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3582
3583         return ret;
3584 }
3585 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_flush_tlb);
3586
3587 static u64 *__get_gcr3_pte(u64 *root, int level, int pasid, bool alloc)
3588 {
3589         int index;
3590         u64 *pte;
3591
3592         while (true) {
3593
3594                 index = (pasid >> (9 * level)) & 0x1ff;
3595                 pte   = &root[index];
3596
3597                 if (level == 0)
3598                         break;
3599
3600                 if (!(*pte & GCR3_VALID)) {
3601                         if (!alloc)
3602                                 return NULL;
3603
3604                         root = (void *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
3605                         if (root == NULL)
3606                                 return NULL;
3607
3608                         *pte = __pa(root) | GCR3_VALID;
3609                 }
3610
3611                 root = __va(*pte & PAGE_MASK);
3612
3613                 level -= 1;
3614         }
3615
3616         return pte;
3617 }
3618
3619 static int __set_gcr3(struct protection_domain *domain, int pasid,
3620                       unsigned long cr3)
3621 {
3622         u64 *pte;
3623
3624         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
3625                 return -EINVAL;
3626
3627         pte = __get_gcr3_pte(domain->gcr3_tbl, domain->glx, pasid, true);
3628         if (pte == NULL)
3629                 return -ENOMEM;
3630
3631         *pte = (cr3 & PAGE_MASK) | GCR3_VALID;
3632
3633         return __amd_iommu_flush_tlb(domain, pasid);
3634 }
3635
3636 static int __clear_gcr3(struct protection_domain *domain, int pasid)
3637 {
3638         u64 *pte;
3639
3640         if (domain->mode != PAGE_MODE_NONE)
3641                 return -EINVAL;
3642
3643         pte = __get_gcr3_pte(domain->gcr3_tbl, domain->glx, pasid, false);
3644         if (pte == NULL)
3645                 return 0;
3646
3647         *pte = 0;
3648
3649         return __amd_iommu_flush_tlb(domain, pasid);
3650 }
3651
3652 int amd_iommu_domain_set_gcr3(struct iommu_domain *dom, int pasid,
3653                               unsigned long cr3)
3654 {
3655         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3656         unsigned long flags;
3657         int ret;
3658
3659         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3660         ret = __set_gcr3(domain, pasid, cr3);
3661         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3662
3663         return ret;
3664 }
3665 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_set_gcr3);
3666
3667 int amd_iommu_domain_clear_gcr3(struct iommu_domain *dom, int pasid)
3668 {
3669         struct protection_domain *domain = to_pdomain(dom);
3670         unsigned long flags;
3671         int ret;
3672
3673         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
3674         ret = __clear_gcr3(domain, pasid);
3675         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
3676
3677         return ret;
3678 }
3679 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_domain_clear_gcr3);
3680
3681 int amd_iommu_complete_ppr(struct pci_dev *pdev, int pasid,
3682                            int status, int tag)
3683 {
3684         struct iommu_dev_data *dev_data;
3685         struct amd_iommu *iommu;
3686         struct iommu_cmd cmd;
3687
3688         dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
3689         iommu    = amd_iommu_rlookup_table[dev_data->devid];
3690
3691         build_complete_ppr(&cmd, dev_data->devid, pasid, status,
3692                            tag, dev_data->pri_tlp);
3693
3694         return iommu_queue_command(iommu, &cmd);
3695 }
3696 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_complete_ppr);
3697
3698 struct iommu_domain *amd_iommu_get_v2_domain(struct pci_dev *pdev)
3699 {
3700         struct protection_domain *pdomain;
3701
3702         pdomain = get_domain(&pdev->dev);
3703         if (IS_ERR(pdomain))
3704                 return NULL;
3705
3706         /* Only return IOMMUv2 domains */
3707         if (!(pdomain->flags & PD_IOMMUV2_MASK))
3708                 return NULL;
3709
3710         return &pdomain->domain;
3711 }
3712 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_get_v2_domain);
3713
3714 void amd_iommu_enable_device_erratum(struct pci_dev *pdev, u32 erratum)
3715 {
3716         struct iommu_dev_data *dev_data;
3717
3718         if (!amd_iommu_v2_supported())
3719                 return;
3720
3721         dev_data = get_dev_data(&pdev->dev);
3722         dev_data->errata |= (1 << erratum);
3723 }
3724 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_enable_device_erratum);
3725
3726 int amd_iommu_device_info(struct pci_dev *pdev,
3727                           struct amd_iommu_device_info *info)
3728 {
3729         int max_pasids;
3730         int pos;
3731
3732         if (pdev == NULL || info == NULL)
3733                 return -EINVAL;
3734
3735         if (!amd_iommu_v2_supported())
3736                 return -EINVAL;
3737
3738         memset(info, 0, sizeof(*info));
3739
3740         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_ATS);
3741         if (pos)
3742                 info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_ATS_SUP;
3743
3744         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PRI);
3745         if (pos)
3746                 info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_PRI_SUP;
3747
3748         pos = pci_find_ext_capability(pdev, PCI_EXT_CAP_ID_PASID);
3749         if (pos) {
3750                 int features;
3751
3752                 max_pasids = 1 << (9 * (amd_iommu_max_glx_val + 1));
3753                 max_pasids = min(max_pasids, (1 << 20));
3754
3755                 info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_PASID_SUP;
3756                 info->max_pasids = min(pci_max_pasids(pdev), max_pasids);
3757
3758                 features = pci_pasid_features(pdev);
3759                 if (features & PCI_PASID_CAP_EXEC)
3760                         info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_EXEC_SUP;
3761                 if (features & PCI_PASID_CAP_PRIV)
3762                         info->flags |= AMD_IOMMU_DEVICE_FLAG_PRIV_SUP;
3763         }
3764
3765         return 0;
3766 }
3767 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_device_info);
3768
3769 #ifdef CONFIG_IRQ_REMAP
3770
3771 /*****************************************************************************
3772  *
3773  * Interrupt Remapping Implementation
3774  *
3775  *****************************************************************************/
3776
3777 static struct irq_chip amd_ir_chip;
3778
3779 static void set_dte_irq_entry(u16 devid, struct irq_remap_table *table)
3780 {
3781         u64 dte;
3782
3783         dte     = amd_iommu_dev_table[devid].data[2];
3784         dte     &= ~DTE_IRQ_PHYS_ADDR_MASK;
3785         dte     |= virt_to_phys(table->table);
3786         dte     |= DTE_IRQ_REMAP_INTCTL;
3787         dte     |= DTE_IRQ_TABLE_LEN;
3788         dte     |= DTE_IRQ_REMAP_ENABLE;
3789
3790         amd_iommu_dev_table[devid].data[2] = dte;
3791 }
3792
3793 static struct irq_remap_table *get_irq_table(u16 devid, bool ioapic)
3794 {
3795         struct irq_remap_table *table = NULL;
3796         struct amd_iommu *iommu;
3797         unsigned long flags;
3798         u16 alias;
3799
3800         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
3801
3802         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3803         if (!iommu)
3804                 goto out_unlock;
3805
3806         table = irq_lookup_table[devid];
3807         if (table)
3808                 goto out_unlock;
3809
3810         alias = amd_iommu_alias_table[devid];
3811         table = irq_lookup_table[alias];
3812         if (table) {
3813                 irq_lookup_table[devid] = table;
3814                 set_dte_irq_entry(devid, table);
3815                 iommu_flush_dte(iommu, devid);
3816                 goto out;
3817         }
3818
3819         /* Nothing there yet, allocate new irq remapping table */
3820         table = kzalloc(sizeof(*table), GFP_ATOMIC);
3821         if (!table)
3822                 goto out_unlock;
3823
3824         /* Initialize table spin-lock */
3825         spin_lock_init(&table->lock);
3826
3827         if (ioapic)
3828                 /* Keep the first 32 indexes free for IOAPIC interrupts */
3829                 table->min_index = 32;
3830
3831         table->table = kmem_cache_alloc(amd_iommu_irq_cache, GFP_ATOMIC);
3832         if (!table->table) {
3833                 kfree(table);
3834                 table = NULL;
3835                 goto out_unlock;
3836         }
3837
3838         if (!AMD_IOMMU_GUEST_IR_GA(amd_iommu_guest_ir))
3839                 memset(table->table, 0,
3840                        MAX_IRQS_PER_TABLE * sizeof(u32));
3841         else
3842                 memset(table->table, 0,
3843                        (MAX_IRQS_PER_TABLE * (sizeof(u64) * 2)));
3844
3845         if (ioapic) {
3846                 int i;
3847
3848                 for (i = 0; i < 32; ++i)
3849                         iommu->irte_ops->set_allocated(table, i);
3850         }
3851
3852         irq_lookup_table[devid] = table;
3853         set_dte_irq_entry(devid, table);
3854         iommu_flush_dte(iommu, devid);
3855         if (devid != alias) {
3856                 irq_lookup_table[alias] = table;
3857                 set_dte_irq_entry(alias, table);
3858                 iommu_flush_dte(iommu, alias);
3859         }
3860
3861 out:
3862         iommu_completion_wait(iommu);
3863
3864 out_unlock:
3865         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
3866
3867         return table;
3868 }
3869
3870 static int alloc_irq_index(u16 devid, int count)
3871 {
3872         struct irq_remap_table *table;
3873         unsigned long flags;
3874         int index, c;
3875         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3876
3877         if (!iommu)
3878                 return -ENODEV;
3879
3880         table = get_irq_table(devid, false);
3881         if (!table)
3882                 return -ENODEV;
3883
3884         spin_lock_irqsave(&table->lock, flags);
3885
3886         /* Scan table for free entries */
3887         for (c = 0, index = table->min_index;
3888              index < MAX_IRQS_PER_TABLE;
3889              ++index) {
3890                 if (!iommu->irte_ops->is_allocated(table, index))
3891                         c += 1;
3892                 else
3893                         c = 0;
3894
3895                 if (c == count) {
3896                         for (; c != 0; --c)
3897                                 iommu->irte_ops->set_allocated(table, index - c + 1);
3898
3899                         index -= count - 1;
3900                         goto out;
3901                 }
3902         }
3903
3904         index = -ENOSPC;
3905
3906 out:
3907         spin_unlock_irqrestore(&table->lock, flags);
3908
3909         return index;
3910 }
3911
3912 static int modify_irte_ga(u16 devid, int index, struct irte_ga *irte,
3913                           struct amd_ir_data *data)
3914 {
3915         struct irq_remap_table *table;
3916         struct amd_iommu *iommu;
3917         unsigned long flags;
3918         struct irte_ga *entry;
3919
3920         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3921         if (iommu == NULL)
3922                 return -EINVAL;
3923
3924         table = get_irq_table(devid, false);
3925         if (!table)
3926                 return -ENOMEM;
3927
3928         spin_lock_irqsave(&table->lock, flags);
3929
3930         entry = (struct irte_ga *)table->table;
3931         entry = &entry[index];
3932         entry->lo.fields_remap.valid = 0;
3933         entry->hi.val = irte->hi.val;
3934         entry->lo.val = irte->lo.val;
3935         entry->lo.fields_remap.valid = 1;
3936         if (data)
3937                 data->ref = entry;
3938
3939         spin_unlock_irqrestore(&table->lock, flags);
3940
3941         iommu_flush_irt(iommu, devid);
3942         iommu_completion_wait(iommu);
3943
3944         return 0;
3945 }
3946
3947 static int modify_irte(u16 devid, int index, union irte *irte)
3948 {
3949         struct irq_remap_table *table;
3950         struct amd_iommu *iommu;
3951         unsigned long flags;
3952
3953         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3954         if (iommu == NULL)
3955                 return -EINVAL;
3956
3957         table = get_irq_table(devid, false);
3958         if (!table)
3959                 return -ENOMEM;
3960
3961         spin_lock_irqsave(&table->lock, flags);
3962         table->table[index] = irte->val;
3963         spin_unlock_irqrestore(&table->lock, flags);
3964
3965         iommu_flush_irt(iommu, devid);
3966         iommu_completion_wait(iommu);
3967
3968         return 0;
3969 }
3970
3971 static void free_irte(u16 devid, int index)
3972 {
3973         struct irq_remap_table *table;
3974         struct amd_iommu *iommu;
3975         unsigned long flags;
3976
3977         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
3978         if (iommu == NULL)
3979                 return;
3980
3981         table = get_irq_table(devid, false);
3982         if (!table)
3983                 return;
3984
3985         spin_lock_irqsave(&table->lock, flags);
3986         iommu->irte_ops->clear_allocated(table, index);
3987         spin_unlock_irqrestore(&table->lock, flags);
3988
3989         iommu_flush_irt(iommu, devid);
3990         iommu_completion_wait(iommu);
3991 }
3992
3993 static void irte_prepare(void *entry,
3994                          u32 delivery_mode, u32 dest_mode,
3995                          u8 vector, u32 dest_apicid, int devid)
3996 {
3997         union irte *irte = (union irte *) entry;
3998
3999         irte->val                = 0;
4000         irte->fields.vector      = vector;
4001         irte->fields.int_type    = delivery_mode;
4002         irte->fields.destination = dest_apicid;
4003         irte->fields.dm          = dest_mode;
4004         irte->fields.valid       = 1;
4005 }
4006
4007 static void irte_ga_prepare(void *entry,
4008                             u32 delivery_mode, u32 dest_mode,
4009                             u8 vector, u32 dest_apicid, int devid)
4010 {
4011         struct irte_ga *irte = (struct irte_ga *) entry;
4012
4013         irte->lo.val                      = 0;
4014         irte->hi.val                      = 0;
4015         irte->lo.fields_remap.int_type    = delivery_mode;
4016         irte->lo.fields_remap.dm          = dest_mode;
4017         irte->hi.fields.vector            = vector;
4018         irte->lo.fields_remap.destination = dest_apicid;
4019         irte->lo.fields_remap.valid       = 1;
4020 }
4021
4022 static void irte_activate(void *entry, u16 devid, u16 index)
4023 {
4024         union irte *irte = (union irte *) entry;
4025
4026         irte->fields.valid = 1;
4027         modify_irte(devid, index, irte);
4028 }
4029
4030 static void irte_ga_activate(void *entry, u16 devid, u16 index)
4031 {
4032         struct irte_ga *irte = (struct irte_ga *) entry;
4033
4034         irte->lo.fields_remap.valid = 1;
4035         modify_irte_ga(devid, index, irte, NULL);
4036 }
4037
4038 static void irte_deactivate(void *entry, u16 devid, u16 index)
4039 {
4040         union irte *irte = (union irte *) entry;
4041
4042         irte->fields.valid = 0;
4043         modify_irte(devid, index, irte);
4044 }
4045
4046 static void irte_ga_deactivate(void *entry, u16 devid, u16 index)
4047 {
4048         struct irte_ga *irte = (struct irte_ga *) entry;
4049
4050         irte->lo.fields_remap.valid = 0;
4051         modify_irte_ga(devid, index, irte, NULL);
4052 }
4053
4054 static void irte_set_affinity(void *entry, u16 devid, u16 index,
4055                               u8 vector, u32 dest_apicid)
4056 {
4057         union irte *irte = (union irte *) entry;
4058
4059         irte->fields.vector = vector;
4060         irte->fields.destination = dest_apicid;
4061         modify_irte(devid, index, irte);
4062 }
4063
4064 static void irte_ga_set_affinity(void *entry, u16 devid, u16 index,
4065                                  u8 vector, u32 dest_apicid)
4066 {
4067         struct irte_ga *irte = (struct irte_ga *) entry;
4068         struct iommu_dev_data *dev_data = search_dev_data(devid);
4069
4070         if (!dev_data || !dev_data->use_vapic ||
4071             !irte->lo.fields_remap.guest_mode) {
4072                 irte->hi.fields.vector = vector;
4073                 irte->lo.fields_remap.destination = dest_apicid;
4074                 modify_irte_ga(devid, index, irte, NULL);
4075         }
4076 }
4077
4078 #define IRTE_ALLOCATED (~1U)
4079 static void irte_set_allocated(struct irq_remap_table *table, int index)
4080 {
4081         table->table[index] = IRTE_ALLOCATED;
4082 }
4083
4084 static void irte_ga_set_allocated(struct irq_remap_table *table, int index)
4085 {
4086         struct irte_ga *ptr = (struct irte_ga *)table->table;
4087         struct irte_ga *irte = &ptr[index];
4088
4089         memset(&irte->lo.val, 0, sizeof(u64));
4090         memset(&irte->hi.val, 0, sizeof(u64));
4091         irte->hi.fields.vector = 0xff;
4092 }
4093
4094 static bool irte_is_allocated(struct irq_remap_table *table, int index)
4095 {
4096         union irte *ptr = (union irte *)table->table;
4097         union irte *irte = &ptr[index];
4098
4099         return irte->val != 0;
4100 }
4101
4102 static bool irte_ga_is_allocated(struct irq_remap_table *table, int index)
4103 {
4104         struct irte_ga *ptr = (struct irte_ga *)table->table;
4105         struct irte_ga *irte = &ptr[index];
4106
4107         return irte->hi.fields.vector != 0;
4108 }
4109
4110 static void irte_clear_allocated(struct irq_remap_table *table, int index)
4111 {
4112         table->table[index] = 0;
4113 }
4114
4115 static void irte_ga_clear_allocated(struct irq_remap_table *table, int index)
4116 {
4117         struct irte_ga *ptr = (struct irte_ga *)table->table;
4118         struct irte_ga *irte = &ptr[index];
4119
4120         memset(&irte->lo.val, 0, sizeof(u64));
4121         memset(&irte->hi.val, 0, sizeof(u64));
4122 }
4123
4124 static int get_devid(struct irq_alloc_info *info)
4125 {
4126         int devid = -1;
4127
4128         switch (info->type) {
4129         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_IOAPIC:
4130                 devid     = get_ioapic_devid(info->ioapic_id);
4131                 break;
4132         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_HPET:
4133                 devid     = get_hpet_devid(info->hpet_id);
4134                 break;
4135         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSI:
4136         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSIX:
4137                 devid = get_device_id(&info->msi_dev->dev);
4138                 break;
4139         default:
4140                 BUG_ON(1);
4141                 break;
4142         }
4143
4144         return devid;
4145 }
4146
4147 static struct irq_domain *get_ir_irq_domain(struct irq_alloc_info *info)
4148 {
4149         struct amd_iommu *iommu;
4150         int devid;
4151
4152         if (!info)
4153                 return NULL;
4154
4155         devid = get_devid(info);
4156         if (devid >= 0) {
4157                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
4158                 if (iommu)
4159                         return iommu->ir_domain;
4160         }
4161
4162         return NULL;
4163 }
4164
4165 static struct irq_domain *get_irq_domain(struct irq_alloc_info *info)
4166 {
4167         struct amd_iommu *iommu;
4168         int devid;
4169
4170         if (!info)
4171                 return NULL;
4172
4173         switch (info->type) {
4174         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSI:
4175         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSIX:
4176                 devid = get_device_id(&info->msi_dev->dev);
4177                 if (devid < 0)
4178                         return NULL;
4179
4180                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
4181                 if (iommu)
4182                         return iommu->msi_domain;
4183                 break;
4184         default:
4185                 break;
4186         }
4187
4188         return NULL;
4189 }
4190
4191 struct irq_remap_ops amd_iommu_irq_ops = {
4192         .prepare                = amd_iommu_prepare,
4193         .enable                 = amd_iommu_enable,
4194         .disable                = amd_iommu_disable,
4195         .reenable               = amd_iommu_reenable,
4196         .enable_faulting        = amd_iommu_enable_faulting,
4197         .get_ir_irq_domain      = get_ir_irq_domain,
4198         .get_irq_domain         = get_irq_domain,
4199 };
4200
4201 static void irq_remapping_prepare_irte(struct amd_ir_data *data,
4202                                        struct irq_cfg *irq_cfg,
4203                                        struct irq_alloc_info *info,
4204                                        int devid, int index, int sub_handle)
4205 {
4206         struct irq_2_irte *irte_info = &data->irq_2_irte;
4207         struct msi_msg *msg = &data->msi_entry;
4208         struct IO_APIC_route_entry *entry;
4209         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
4210
4211         if (!iommu)
4212                 return;
4213
4214         data->irq_2_irte.devid = devid;
4215         data->irq_2_irte.index = index + sub_handle;
4216         iommu->irte_ops->prepare(data->entry, apic->irq_delivery_mode,
4217                                  apic->irq_dest_mode, irq_cfg->vector,
4218                                  irq_cfg->dest_apicid, devid);
4219
4220         switch (info->type) {
4221         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_IOAPIC:
4222                 /* Setup IOAPIC entry */
4223                 entry = info->ioapic_entry;
4224                 info->ioapic_entry = NULL;
4225                 memset(entry, 0, sizeof(*entry));
4226                 entry->vector        = index;
4227                 entry->mask          = 0;
4228                 entry->trigger       = info->ioapic_trigger;
4229                 entry->polarity      = info->ioapic_polarity;
4230                 /* Mask level triggered irqs. */
4231                 if (info->ioapic_trigger)
4232                         entry->mask = 1;
4233                 break;
4234
4235         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_HPET:
4236         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSI:
4237         case X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSIX:
4238                 msg->address_hi = MSI_ADDR_BASE_HI;
4239                 msg->address_lo = MSI_ADDR_BASE_LO;
4240                 msg->data = irte_info->index;
4241                 break;
4242
4243         default:
4244                 BUG_ON(1);
4245                 break;
4246         }
4247 }
4248
4249 struct amd_irte_ops irte_32_ops = {
4250         .prepare = irte_prepare,
4251         .activate = irte_activate,
4252         .deactivate = irte_deactivate,
4253         .set_affinity = irte_set_affinity,
4254         .set_allocated = irte_set_allocated,
4255         .is_allocated = irte_is_allocated,
4256         .clear_allocated = irte_clear_allocated,
4257 };
4258
4259 struct amd_irte_ops irte_128_ops = {
4260         .prepare = irte_ga_prepare,
4261         .activate = irte_ga_activate,
4262         .deactivate = irte_ga_deactivate,
4263         .set_affinity = irte_ga_set_affinity,
4264         .set_allocated = irte_ga_set_allocated,
4265         .is_allocated = irte_ga_is_allocated,
4266         .clear_allocated = irte_ga_clear_allocated,
4267 };
4268
4269 static int irq_remapping_alloc(struct irq_domain *domain, unsigned int virq,
4270                                unsigned int nr_irqs, void *arg)
4271 {
4272         struct irq_alloc_info *info = arg;
4273         struct irq_data *irq_data;
4274         struct amd_ir_data *data = NULL;
4275         struct irq_cfg *cfg;
4276         int i, ret, devid;
4277         int index = -1;
4278
4279         if (!info)
4280                 return -EINVAL;
4281         if (nr_irqs > 1 && info->type != X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSI &&
4282             info->type != X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSIX)
4283                 return -EINVAL;
4284
4285         /*
4286          * With IRQ remapping enabled, don't need contiguous CPU vectors
4287          * to support multiple MSI interrupts.
4288          */
4289         if (info->type == X86_IRQ_ALLOC_TYPE_MSI)
4290                 info->flags &= ~X86_IRQ_ALLOC_CONTIGUOUS_VECTORS;
4291
4292         devid = get_devid(info);
4293         if (devid < 0)
4294                 return -EINVAL;
4295
4296         ret = irq_domain_alloc_irqs_parent(domain, virq, nr_irqs, arg);
4297         if (ret < 0)
4298                 return ret;
4299
4300         if (info->type == X86_IRQ_ALLOC_TYPE_IOAPIC) {
4301                 if (get_irq_table(devid, true))
4302                         index = info->ioapic_pin;
4303                 else
4304                         ret = -ENOMEM;
4305         } else {
4306                 index = alloc_irq_index(devid, nr_irqs);
4307         }
4308         if (index < 0) {
4309                 pr_warn("Failed to allocate IRTE\n");
4310                 ret = index;
4311                 goto out_free_parent;
4312         }
4313
4314         for (i = 0; i < nr_irqs; i++) {
4315                 irq_data = irq_domain_get_irq_data(domain, virq + i);
4316                 cfg = irqd_cfg(irq_data);
4317                 if (!irq_data || !cfg) {
4318                         ret = -EINVAL;
4319                         goto out_free_data;
4320                 }
4321
4322                 ret = -ENOMEM;
4323                 data = kzalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL);
4324                 if (!data)
4325                         goto out_free_data;
4326
4327                 if (!AMD_IOMMU_GUEST_IR_GA(amd_iommu_guest_ir))
4328                         data->entry = kzalloc(sizeof(union irte), GFP_KERNEL);
4329                 else
4330                         data->entry = kzalloc(sizeof(struct irte_ga),
4331                                                      GFP_KERNEL);
4332                 if (!data->entry) {
4333                         kfree(data);
4334                         goto out_free_data;
4335                 }
4336
4337                 irq_data->hwirq = (devid << 16) + i;
4338                 irq_data->chip_data = data;
4339                 irq_data->chip = &amd_ir_chip;
4340                 irq_remapping_prepare_irte(data, cfg, info, devid, index, i);
4341                 irq_set_status_flags(virq + i, IRQ_MOVE_PCNTXT);
4342         }
4343
4344         return 0;
4345
4346 out_free_data:
4347         for (i--; i >= 0; i--) {
4348                 irq_data = irq_domain_get_irq_data(domain, virq + i);
4349                 if (irq_data)
4350                         kfree(irq_data->chip_data);
4351         }
4352         for (i = 0; i < nr_irqs; i++)
4353                 free_irte(devid, index + i);
4354 out_free_parent:
4355         irq_domain_free_irqs_common(domain, virq, nr_irqs);
4356         return ret;
4357 }
4358
4359 static void irq_remapping_free(struct irq_domain *domain, unsigned int virq,
4360                                unsigned int nr_irqs)
4361 {
4362         struct irq_2_irte *irte_info;
4363         struct irq_data *irq_data;
4364         struct amd_ir_data *data;
4365         int i;
4366
4367         for (i = 0; i < nr_irqs; i++) {
4368                 irq_data = irq_domain_get_irq_data(domain, virq  + i);
4369                 if (irq_data && irq_data->chip_data) {
4370                         data = irq_data->chip_data;
4371                         irte_info = &data->irq_2_irte;
4372                         free_irte(irte_info->devid, irte_info->index);
4373                         kfree(data->entry);
4374                         kfree(data);
4375                 }
4376         }
4377         irq_domain_free_irqs_common(domain, virq, nr_irqs);
4378 }
4379
4380 static void irq_remapping_activate(struct irq_domain *domain,
4381                                    struct irq_data *irq_data)
4382 {
4383         struct amd_ir_data *data = irq_data->chip_data;
4384         struct irq_2_irte *irte_info = &data->irq_2_irte;
4385         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[irte_info->devid];
4386
4387         if (iommu)
4388                 iommu->irte_ops->activate(data->entry, irte_info->devid,
4389                                           irte_info->index);
4390 }
4391
4392 static void irq_remapping_deactivate(struct irq_domain *domain,
4393                                      struct irq_data *irq_data)
4394 {
4395         struct amd_ir_data *data = irq_data->chip_data;
4396         struct irq_2_irte *irte_info = &data->irq_2_irte;
4397         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[irte_info->devid];
4398
4399         if (iommu)
4400                 iommu->irte_ops->deactivate(data->entry, irte_info->devid,
4401                                             irte_info->index);
4402 }
4403
4404 static const struct irq_domain_ops amd_ir_domain_ops = {
4405         .alloc = irq_remapping_alloc,
4406         .free = irq_remapping_free,
4407         .activate = irq_remapping_activate,
4408         .deactivate = irq_remapping_deactivate,
4409 };
4410
4411 static int amd_ir_set_vcpu_affinity(struct irq_data *data, void *vcpu_info)
4412 {
4413         struct amd_iommu *iommu;
4414         struct amd_iommu_pi_data *pi_data = vcpu_info;
4415         struct vcpu_data *vcpu_pi_info = pi_data->vcpu_data;
4416         struct amd_ir_data *ir_data = data->chip_data;
4417         struct irte_ga *irte = (struct irte_ga *) ir_data->entry;
4418         struct irq_2_irte *irte_info = &ir_data->irq_2_irte;
4419         struct iommu_dev_data *dev_data = search_dev_data(irte_info->devid);
4420
4421         /* Note:
4422          * This device has never been set up for guest mode.
4423          * we should not modify the IRTE
4424          */
4425         if (!dev_data || !dev_data->use_vapic)
4426                 return 0;
4427
4428         pi_data->ir_data = ir_data;
4429
4430         /* Note:
4431          * SVM tries to set up for VAPIC mode, but we are in
4432          * legacy mode. So, we force legacy mode instead.
4433          */
4434         if (!AMD_IOMMU_GUEST_IR_VAPIC(amd_iommu_guest_ir)) {
4435                 pr_debug("AMD-Vi: %s: Fall back to using intr legacy remap\n",
4436                          __func__);
4437                 pi_data->is_guest_mode = false;
4438         }
4439
4440         iommu = amd_iommu_rlookup_table[irte_info->devid];
4441         if (iommu == NULL)
4442                 return -EINVAL;
4443
4444         pi_data->prev_ga_tag = ir_data->cached_ga_tag;
4445         if (pi_data->is_guest_mode) {
4446                 /* Setting */
4447                 irte->hi.fields.ga_root_ptr = (pi_data->base >> 12);
4448                 irte->hi.fields.vector = vcpu_pi_info->vector;
4449                 irte->lo.fields_vapic.ga_log_intr = 1;
4450                 irte->lo.fields_vapic.guest_mode = 1;
4451                 irte->lo.fields_vapic.ga_tag = pi_data->ga_tag;
4452
4453                 ir_data->cached_ga_tag = pi_data->ga_tag;
4454         } else {
4455                 /* Un-Setting */
4456                 struct irq_cfg *cfg = irqd_cfg(data);
4457
4458                 irte->hi.val = 0;
4459                 irte->lo.val = 0;
4460                 irte->hi.fields.vector = cfg->vector;
4461                 irte->lo.fields_remap.guest_mode = 0;
4462                 irte->lo.fields_remap.destination = cfg->dest_apicid;
4463                 irte->lo.fields_remap.int_type = apic->irq_delivery_mode;
4464                 irte->lo.fields_remap.dm = apic->irq_dest_mode;
4465
4466                 /*
4467                  * This communicates the ga_tag back to the caller
4468                  * so that it can do all the necessary clean up.
4469                  */
4470                 ir_data->cached_ga_tag = 0;
4471         }
4472
4473         return modify_irte_ga(irte_info->devid, irte_info->index, irte, ir_data);
4474 }
4475
4476 static int amd_ir_set_affinity(struct irq_data *data,
4477                                const struct cpumask *mask, bool force)
4478 {
4479         struct amd_ir_data *ir_data = data->chip_data;
4480         struct irq_2_irte *irte_info = &ir_data->irq_2_irte;
4481         struct irq_cfg *cfg = irqd_cfg(data);
4482         struct irq_data *parent = data->parent_data;
4483         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[irte_info->devid];
4484         int ret;
4485
4486         if (!iommu)
4487                 return -ENODEV;
4488
4489         ret = parent->chip->irq_set_affinity(parent, mask, force);
4490         if (ret < 0 || ret == IRQ_SET_MASK_OK_DONE)
4491                 return ret;
4492
4493         /*
4494          * Atomically updates the IRTE with the new destination, vector
4495          * and flushes the interrupt entry cache.
4496          */
4497         iommu->irte_ops->set_affinity(ir_data->entry, irte_info->devid,
4498                             irte_info->index, cfg->vector, cfg->dest_apicid);
4499
4500         /*
4501          * After this point, all the interrupts will start arriving
4502          * at the new destination. So, time to cleanup the previous
4503          * vector allocation.
4504          */
4505         send_cleanup_vector(cfg);
4506
4507         return IRQ_SET_MASK_OK_DONE;
4508 }
4509
4510 static void ir_compose_msi_msg(struct irq_data *irq_data, struct msi_msg *msg)
4511 {
4512         struct amd_ir_data *ir_data = irq_data->chip_data;
4513
4514         *msg = ir_data->msi_entry;
4515 }
4516
4517 static struct irq_chip amd_ir_chip = {
4518         .name                   = "AMD-IR",
4519         .irq_ack                = ir_ack_apic_edge,
4520         .irq_set_affinity       = amd_ir_set_affinity,
4521         .irq_set_vcpu_affinity  = amd_ir_set_vcpu_affinity,
4522         .irq_compose_msi_msg    = ir_compose_msi_msg,
4523 };
4524
4525 int amd_iommu_create_irq_domain(struct amd_iommu *iommu)
4526 {
4527         struct fwnode_handle *fn;
4528
4529         fn = irq_domain_alloc_named_id_fwnode("AMD-IR", iommu->index);
4530         if (!fn)
4531                 return -ENOMEM;
4532         iommu->ir_domain = irq_domain_create_tree(fn, &amd_ir_domain_ops, iommu);
4533         irq_domain_free_fwnode(fn);
4534         if (!iommu->ir_domain)
4535                 return -ENOMEM;
4536
4537         iommu->ir_domain->parent = arch_get_ir_parent_domain();
4538         iommu->msi_domain = arch_create_remap_msi_irq_domain(iommu->ir_domain,
4539                                                              "AMD-IR-MSI",
4540                                                              iommu->index);
4541         return 0;
4542 }
4543
4544 int amd_iommu_update_ga(int cpu, bool is_run, void *data)
4545 {
4546         unsigned long flags;
4547         struct amd_iommu *iommu;
4548         struct irq_remap_table *irt;
4549         struct amd_ir_data *ir_data = (struct amd_ir_data *)data;
4550         int devid = ir_data->irq_2_irte.devid;
4551         struct irte_ga *entry = (struct irte_ga *) ir_data->entry;
4552         struct irte_ga *ref = (struct irte_ga *) ir_data->ref;
4553
4554         if (!AMD_IOMMU_GUEST_IR_VAPIC(amd_iommu_guest_ir) ||
4555             !ref || !entry || !entry->lo.fields_vapic.guest_mode)
4556                 return 0;
4557
4558         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
4559         if (!iommu)
4560                 return -ENODEV;
4561
4562         irt = get_irq_table(devid, false);
4563         if (!irt)
4564                 return -ENODEV;
4565
4566         spin_lock_irqsave(&irt->lock, flags);
4567
4568         if (ref->lo.fields_vapic.guest_mode) {
4569                 if (cpu >= 0)
4570                         ref->lo.fields_vapic.destination = cpu;
4571                 ref->lo.fields_vapic.is_run = is_run;
4572                 barrier();
4573         }
4574
4575         spin_unlock_irqrestore(&irt->lock, flags);
4576
4577         iommu_flush_irt(iommu, devid);
4578         iommu_completion_wait(iommu);
4579         return 0;
4580 }
4581 EXPORT_SYMBOL(amd_iommu_update_ga);
4582 #endif