drivers/iommu/io-pgtable-arm.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * CPU-agnostic ARM page table allocator.
   4  *
   5  * Copyright (C) 2014 ARM Limited
   6  *
   7  * Author: Will Deacon <will.deacon@arm.com>
   8  */
   9
  10 #define pr_fmt(fmt)     "arm-lpae io-pgtable: " fmt
  11
  12 #include <linux/atomic.h>
  13 #include <linux/bitops.h>
  14 #include <linux/io-pgtable.h>
  15 #include <linux/kernel.h>
  16 #include <linux/sizes.h>
  17 #include <linux/slab.h>
  18 #include <linux/types.h>
  19 #include <linux/dma-mapping.h>
  20
  21 #include <asm/barrier.h>
  22
  23 #include "io-pgtable-arm.h"
  24
  25 #define ARM_LPAE_MAX_ADDR_BITS          52
  26 #define ARM_LPAE_S2_MAX_CONCAT_PAGES    16
  27 #define ARM_LPAE_MAX_LEVELS             4
  28
  29 /* Struct accessors */
  30 #define io_pgtable_to_data(x)                                           \
  31         container_of((x), struct arm_lpae_io_pgtable, iop)
  32
  33 #define io_pgtable_ops_to_data(x)                                       \
  34         io_pgtable_to_data(io_pgtable_ops_to_pgtable(x))
  35
  36 /*
  37  * Calculate the right shift amount to get to the portion describing level l
  38  * in a virtual address mapped by the pagetable in d.
  39  */
  40 #define ARM_LPAE_LVL_SHIFT(l,d)                                         \
  41         (((ARM_LPAE_MAX_LEVELS - (l)) * (d)->bits_per_level) +          \
  42         ilog2(sizeof(arm_lpae_iopte)))
  43
  44 #define ARM_LPAE_GRANULE(d)                                             \
  45         (sizeof(arm_lpae_iopte) << (d)->bits_per_level)
  46 #define ARM_LPAE_PGD_SIZE(d)                                            \
  47         (sizeof(arm_lpae_iopte) << (d)->pgd_bits)
  48
  49 /*
  50  * Calculate the index at level l used to map virtual address a using the
  51  * pagetable in d.
  52  */
  53 #define ARM_LPAE_PGD_IDX(l,d)                                           \
  54         ((l) == (d)->start_level ? (d)->pgd_bits - (d)->bits_per_level : 0)
  55
  56 #define ARM_LPAE_LVL_IDX(a,l,d)                                         \
  57         (((u64)(a) >> ARM_LPAE_LVL_SHIFT(l,d)) &                        \
  58          ((1 << ((d)->bits_per_level + ARM_LPAE_PGD_IDX(l,d))) - 1))
  59
  60 /* Calculate the block/page mapping size at level l for pagetable in d. */
  61 #define ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(l,d)        (1ULL << ARM_LPAE_LVL_SHIFT(l,d))
  62
  63 /* Page table bits */
  64 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_SHIFT         0
  65 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_MASK          0x3
  66
  67 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_BLOCK         1
  68 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE         3
  69 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_PAGE          3
  70
  71 #define ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK          GENMASK_ULL(47,12)
  72
  73 #define ARM_LPAE_PTE_NSTABLE            (((arm_lpae_iopte)1) << 63)
  74 #define ARM_LPAE_PTE_XN                 (((arm_lpae_iopte)3) << 53)
  75 #define ARM_LPAE_PTE_AF                 (((arm_lpae_iopte)1) << 10)
  76 #define ARM_LPAE_PTE_SH_NS              (((arm_lpae_iopte)0) << 8)
  77 #define ARM_LPAE_PTE_SH_OS              (((arm_lpae_iopte)2) << 8)
  78 #define ARM_LPAE_PTE_SH_IS              (((arm_lpae_iopte)3) << 8)
  79 #define ARM_LPAE_PTE_NS                 (((arm_lpae_iopte)1) << 5)
  80 #define ARM_LPAE_PTE_VALID              (((arm_lpae_iopte)1) << 0)
  81
  82 #define ARM_LPAE_PTE_ATTR_LO_MASK       (((arm_lpae_iopte)0x3ff) << 2)
  83 /* Ignore the contiguous bit for block splitting */
  84 #define ARM_LPAE_PTE_ATTR_HI_MASK       (((arm_lpae_iopte)6) << 52)
  85 #define ARM_LPAE_PTE_ATTR_MASK          (ARM_LPAE_PTE_ATTR_LO_MASK |    \
  86                                          ARM_LPAE_PTE_ATTR_HI_MASK)
  87 /* Software bit for solving coherency races */
  88 #define ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC            (((arm_lpae_iopte)1) << 55)
  89
  90 /* Stage-1 PTE */
  91 #define ARM_LPAE_PTE_AP_UNPRIV          (((arm_lpae_iopte)1) << 6)
  92 #define ARM_LPAE_PTE_AP_RDONLY          (((arm_lpae_iopte)2) << 6)
  93 #define ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT     2
  94 #define ARM_LPAE_PTE_nG                 (((arm_lpae_iopte)1) << 11)
  95
  96 /* Stage-2 PTE */
  97 #define ARM_LPAE_PTE_HAP_FAULT          (((arm_lpae_iopte)0) << 6)
  98 #define ARM_LPAE_PTE_HAP_READ           (((arm_lpae_iopte)1) << 6)
  99 #define ARM_LPAE_PTE_HAP_WRITE          (((arm_lpae_iopte)2) << 6)
 100 #define ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_OIWB       (((arm_lpae_iopte)0xf) << 2)
 101 #define ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_NC         (((arm_lpae_iopte)0x5) << 2)
 102 #define ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_DEV        (((arm_lpae_iopte)0x1) << 2)
 103
 104 /* Register bits */
 105 #define ARM_LPAE_VTCR_SL0_MASK          0x3
 106
 107 #define ARM_LPAE_TCR_T0SZ_SHIFT         0
 108
 109 #define ARM_LPAE_VTCR_PS_SHIFT          16
 110 #define ARM_LPAE_VTCR_PS_MASK           0x7
 111
 112 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(n)     ((n) << 3)
 113 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_MASK         0xff
 114 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_DEVICE       0x04
 115 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_NC           0x44
 116 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_INC_OWBRWA   0xf4
 117 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_WBRWA        0xff
 118 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_NC       0
 119 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_CACHE    1
 120 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_DEV      2
 121 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_INC_OCACHE       3
 122
 123 #define ARM_MALI_LPAE_TTBR_ADRMODE_TABLE (3u << 0)
 124 #define ARM_MALI_LPAE_TTBR_READ_INNER   BIT(2)
 125 #define ARM_MALI_LPAE_TTBR_SHARE_OUTER  BIT(4)
 126
 127 #define ARM_MALI_LPAE_MEMATTR_IMP_DEF   0x88ULL
 128 #define ARM_MALI_LPAE_MEMATTR_WRITE_ALLOC 0x8DULL
 129
 130 /* IOPTE accessors */
 131 #define iopte_deref(pte,d) __va(iopte_to_paddr(pte, d))
 132
 133 #define iopte_type(pte,l)                                       \
 134         (((pte) >> ARM_LPAE_PTE_TYPE_SHIFT) & ARM_LPAE_PTE_TYPE_MASK)
 135
 136 #define iopte_prot(pte) ((pte) & ARM_LPAE_PTE_ATTR_MASK)
 137
 138 struct arm_lpae_io_pgtable {
 139         struct io_pgtable       iop;
 140
 141         int                     pgd_bits;
 142         int                     start_level;
 143         int                     bits_per_level;
 144
 145         void                    *pgd;
 146 };
 147
 148 typedef u64 arm_lpae_iopte;
 149
 150 static inline bool iopte_leaf(arm_lpae_iopte pte, int lvl,
 151                               enum io_pgtable_fmt fmt)
 152 {
 153         if (lvl == (ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1) && fmt != ARM_MALI_LPAE)
 154                 return iopte_type(pte, lvl) == ARM_LPAE_PTE_TYPE_PAGE;
 155
 156         return iopte_type(pte, lvl) == ARM_LPAE_PTE_TYPE_BLOCK;
 157 }
 158
 159 static arm_lpae_iopte paddr_to_iopte(phys_addr_t paddr,
 160                                      struct arm_lpae_io_pgtable *data)
 161 {
 162         arm_lpae_iopte pte = paddr;
 163
 164         /* Of the bits which overlap, either 51:48 or 15:12 are always RES0 */
 165         return (pte | (pte >> (48 - 12))) & ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK;
 166 }
 167
 168 static phys_addr_t iopte_to_paddr(arm_lpae_iopte pte,
 169                                   struct arm_lpae_io_pgtable *data)
 170 {
 171         u64 paddr = pte & ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK;
 172
 173         if (ARM_LPAE_GRANULE(data) < SZ_64K)
 174                 return paddr;
 175
 176         /* Rotate the packed high-order bits back to the top */
 177         return (paddr | (paddr << (48 - 12))) & (ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK << 4);
 178 }
 179
 180 static bool selftest_running = false;
 181
 182 static dma_addr_t __arm_lpae_dma_addr(void *pages)
 183 {
 184         return (dma_addr_t)virt_to_phys(pages);
 185 }
 186
 187 static void *__arm_lpae_alloc_pages(size_t size, gfp_t gfp,
 188                                     struct io_pgtable_cfg *cfg)
 189 {
 190         struct device *dev = cfg->iommu_dev;
 191         int order = get_order(size);
 192         struct page *p;
 193         dma_addr_t dma;
 194         void *pages;
 195
 196         VM_BUG_ON((gfp & __GFP_HIGHMEM));
 197         p = alloc_pages_node(dev ? dev_to_node(dev) : NUMA_NO_NODE,
 198                              gfp | __GFP_ZERO, order);
 199         if (!p)
 200                 return NULL;
 201
 202         pages = page_address(p);
 203         if (!cfg->coherent_walk) {
 204                 dma = dma_map_single(dev, pages, size, DMA_TO_DEVICE);
 205                 if (dma_mapping_error(dev, dma))
 206                         goto out_free;
 207                 /*
 208                  * We depend on the IOMMU being able to work with any physical
 209                  * address directly, so if the DMA layer suggests otherwise by
 210                  * translating or truncating them, that bodes very badly...
 211                  */
 212                 if (dma != virt_to_phys(pages))
 213                         goto out_unmap;
 214         }
 215
 216         return pages;
 217
 218 out_unmap:
 219         dev_err(dev, "Cannot accommodate DMA translation for IOMMU page tables\n");
 220         dma_unmap_single(dev, dma, size, DMA_TO_DEVICE);
 221 out_free:
 222         __free_pages(p, order);
 223         return NULL;
 224 }
 225
 226 static void __arm_lpae_free_pages(void *pages, size_t size,
 227                                   struct io_pgtable_cfg *cfg)
 228 {
 229         if (!cfg->coherent_walk)
 230                 dma_unmap_single(cfg->iommu_dev, __arm_lpae_dma_addr(pages),
 231                                  size, DMA_TO_DEVICE);
 232         free_pages((unsigned long)pages, get_order(size));
 233 }
 234
 235 static void __arm_lpae_sync_pte(arm_lpae_iopte *ptep,
 236                                 struct io_pgtable_cfg *cfg)
 237 {
 238         dma_sync_single_for_device(cfg->iommu_dev, __arm_lpae_dma_addr(ptep),
 239                                    sizeof(*ptep), DMA_TO_DEVICE);
 240 }
 241
 242 static void __arm_lpae_set_pte(arm_lpae_iopte *ptep, arm_lpae_iopte pte,
 243                                struct io_pgtable_cfg *cfg)
 244 {
 245         *ptep = pte;
 246
 247         if (!cfg->coherent_walk)
 248                 __arm_lpae_sync_pte(ptep, cfg);
 249 }
 250
 251 static size_t __arm_lpae_unmap(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 252                                struct iommu_iotlb_gather *gather,
 253                                unsigned long iova, size_t size, int lvl,
 254                                arm_lpae_iopte *ptep);
 255
 256 static void __arm_lpae_init_pte(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 257                                 phys_addr_t paddr, arm_lpae_iopte prot,
 258                                 int lvl, arm_lpae_iopte *ptep)
 259 {
 260         arm_lpae_iopte pte = prot;
 261
 262         if (data->iop.fmt != ARM_MALI_LPAE && lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1)
 263                 pte |= ARM_LPAE_PTE_TYPE_PAGE;
 264         else
 265                 pte |= ARM_LPAE_PTE_TYPE_BLOCK;
 266
 267         pte |= paddr_to_iopte(paddr, data);
 268
 269         __arm_lpae_set_pte(ptep, pte, &data->iop.cfg);
 270 }
 271
 272 static int arm_lpae_init_pte(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 273                              unsigned long iova, phys_addr_t paddr,
 274                              arm_lpae_iopte prot, int lvl,
 275                              arm_lpae_iopte *ptep)
 276 {
 277         arm_lpae_iopte pte = *ptep;
 278
 279         if (iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt)) {
 280                 /* We require an unmap first */
 281                 WARN_ON(!selftest_running);
 282                 return -EEXIST;
 283         } else if (iopte_type(pte, lvl) == ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE) {
 284                 /*
 285                  * We need to unmap and free the old table before
 286                  * overwriting it with a block entry.
 287                  */
 288                 arm_lpae_iopte *tblp;
 289                 size_t sz = ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data);
 290
 291                 tblp = ptep - ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 292                 if (__arm_lpae_unmap(data, NULL, iova, sz, lvl, tblp) != sz) {
 293                         WARN_ON(1);
 294                         return -EINVAL;
 295                 }
 296         }
 297
 298         __arm_lpae_init_pte(data, paddr, prot, lvl, ptep);
 299         return 0;
 300 }
 301
 302 static arm_lpae_iopte arm_lpae_install_table(arm_lpae_iopte *table,
 303                                              arm_lpae_iopte *ptep,
 304                                              arm_lpae_iopte curr,
 305                                              struct io_pgtable_cfg *cfg)
 306 {
 307         arm_lpae_iopte old, new;
 308
 309         new = __pa(table) | ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE;
 310         if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS)
 311                 new |= ARM_LPAE_PTE_NSTABLE;
 312
 313         /*
 314          * Ensure the table itself is visible before its PTE can be.
 315          * Whilst we could get away with cmpxchg64_release below, this
 316          * doesn't have any ordering semantics when !CONFIG_SMP.
 317          */
 318         dma_wmb();
 319
 320         old = cmpxchg64_relaxed(ptep, curr, new);
 321
 322         if (cfg->coherent_walk || (old & ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC))
 323                 return old;
 324
 325         /* Even if it's not ours, there's no point waiting; just kick it */
 326         __arm_lpae_sync_pte(ptep, cfg);
 327         if (old == curr)
 328                 WRITE_ONCE(*ptep, new | ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC);
 329
 330         return old;
 331 }
 332
 333 static int __arm_lpae_map(struct arm_lpae_io_pgtable *data, unsigned long iova,
 334                           phys_addr_t paddr, size_t size, arm_lpae_iopte prot,
 335                           int lvl, arm_lpae_iopte *ptep, gfp_t gfp)
 336 {
 337         arm_lpae_iopte *cptep, pte;
 338         size_t block_size = ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data);
 339         size_t tblsz = ARM_LPAE_GRANULE(data);
 340         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 341
 342         /* Find our entry at the current level */
 343         ptep += ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 344
 345         /* If we can install a leaf entry at this level, then do so */
 346         if (size == block_size)
 347                 return arm_lpae_init_pte(data, iova, paddr, prot, lvl, ptep);
 348
 349         /* We can't allocate tables at the final level */
 350         if (WARN_ON(lvl >= ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1))
 351                 return -EINVAL;
 352
 353         /* Grab a pointer to the next level */
 354         pte = READ_ONCE(*ptep);
 355         if (!pte) {
 356                 cptep = __arm_lpae_alloc_pages(tblsz, gfp, cfg);
 357                 if (!cptep)
 358                         return -ENOMEM;
 359
 360                 pte = arm_lpae_install_table(cptep, ptep, 0, cfg);
 361                 if (pte)
 362                         __arm_lpae_free_pages(cptep, tblsz, cfg);
 363         } else if (!cfg->coherent_walk && !(pte & ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC)) {
 364                 __arm_lpae_sync_pte(ptep, cfg);
 365         }
 366
 367         if (pte && !iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt)) {
 368                 cptep = iopte_deref(pte, data);
 369         } else if (pte) {
 370                 /* We require an unmap first */
 371                 WARN_ON(!selftest_running);
 372                 return -EEXIST;
 373         }
 374
 375         /* Rinse, repeat */
 376         return __arm_lpae_map(data, iova, paddr, size, prot, lvl + 1, cptep, gfp);
 377 }
 378
 379 static arm_lpae_iopte arm_lpae_prot_to_pte(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 380                                            int prot)
 381 {
 382         arm_lpae_iopte pte;
 383
 384         if (data->iop.fmt == ARM_64_LPAE_S1 ||
 385             data->iop.fmt == ARM_32_LPAE_S1) {
 386                 pte = ARM_LPAE_PTE_nG;
 387                 if (!(prot & IOMMU_WRITE) && (prot & IOMMU_READ))
 388                         pte |= ARM_LPAE_PTE_AP_RDONLY;
 389                 if (!(prot & IOMMU_PRIV))
 390                         pte |= ARM_LPAE_PTE_AP_UNPRIV;
 391         } else {
 392                 pte = ARM_LPAE_PTE_HAP_FAULT;
 393                 if (prot & IOMMU_READ)
 394                         pte |= ARM_LPAE_PTE_HAP_READ;
 395                 if (prot & IOMMU_WRITE)
 396                         pte |= ARM_LPAE_PTE_HAP_WRITE;
 397         }
 398
 399         /*
 400          * Note that this logic is structured to accommodate Mali LPAE
 401          * having stage-1-like attributes but stage-2-like permissions.
 402          */
 403         if (data->iop.fmt == ARM_64_LPAE_S2 ||
 404             data->iop.fmt == ARM_32_LPAE_S2) {
 405                 if (prot & IOMMU_MMIO)
 406                         pte |= ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_DEV;
 407                 else if (prot & IOMMU_CACHE)
 408                         pte |= ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_OIWB;
 409                 else
 410                         pte |= ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_NC;
 411         } else {
 412                 if (prot & IOMMU_MMIO)
 413                         pte |= (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_DEV
 414                                 << ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT);
 415                 else if (prot & IOMMU_CACHE)
 416                         pte |= (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_CACHE
 417                                 << ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT);
 418         }
 419
 420         if (prot & IOMMU_CACHE)
 421                 pte |= ARM_LPAE_PTE_SH_IS;
 422         else
 423                 pte |= ARM_LPAE_PTE_SH_OS;
 424
 425         if (prot & IOMMU_NOEXEC)
 426                 pte |= ARM_LPAE_PTE_XN;
 427
 428         if (data->iop.cfg.quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS)
 429                 pte |= ARM_LPAE_PTE_NS;
 430
 431         if (data->iop.fmt != ARM_MALI_LPAE)
 432                 pte |= ARM_LPAE_PTE_AF;
 433
 434         return pte;
 435 }
 436
 437 static int arm_lpae_map(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
 438                         phys_addr_t paddr, size_t size, int iommu_prot, gfp_t gfp)
 439 {
 440         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 441         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 442         arm_lpae_iopte *ptep = data->pgd;
 443         int ret, lvl = data->start_level;
 444         arm_lpae_iopte prot;
 445         long iaext = (s64)iova >> cfg->ias;
 446
 447         /* If no access, then nothing to do */
 448         if (!(iommu_prot & (IOMMU_READ | IOMMU_WRITE)))
 449                 return 0;
 450
 451         if (WARN_ON(!size || (size & cfg->pgsize_bitmap) != size))
 452                 return -EINVAL;
 453
 454         if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_TTBR1)
 455                 iaext = ~iaext;
 456         if (WARN_ON(iaext || paddr >> cfg->oas))
 457                 return -ERANGE;
 458
 459         prot = arm_lpae_prot_to_pte(data, iommu_prot);
 460         ret = __arm_lpae_map(data, iova, paddr, size, prot, lvl, ptep, gfp);
 461         /*
 462          * Synchronise all PTE updates for the new mapping before there's
 463          * a chance for anything to kick off a table walk for the new iova.
 464          */
 465         wmb();
 466
 467         return ret;
 468 }
 469
 470 static void __arm_lpae_free_pgtable(struct arm_lpae_io_pgtable *data, int lvl,
 471                                     arm_lpae_iopte *ptep)
 472 {
 473         arm_lpae_iopte *start, *end;
 474         unsigned long table_size;
 475
 476         if (lvl == data->start_level)
 477                 table_size = ARM_LPAE_PGD_SIZE(data);
 478         else
 479                 table_size = ARM_LPAE_GRANULE(data);
 480
 481         start = ptep;
 482
 483         /* Only leaf entries at the last level */
 484         if (lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1)
 485                 end = ptep;
 486         else
 487                 end = (void *)ptep + table_size;
 488
 489         while (ptep != end) {
 490                 arm_lpae_iopte pte = *ptep++;
 491
 492                 if (!pte || iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt))
 493                         continue;
 494
 495                 __arm_lpae_free_pgtable(data, lvl + 1, iopte_deref(pte, data));
 496         }
 497
 498         __arm_lpae_free_pages(start, table_size, &data->iop.cfg);
 499 }
 500
 501 static void arm_lpae_free_pgtable(struct io_pgtable *iop)
 502 {
 503         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_to_data(iop);
 504
 505         __arm_lpae_free_pgtable(data, data->start_level, data->pgd);
 506         kfree(data);
 507 }
 508
 509 static size_t arm_lpae_split_blk_unmap(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 510                                        struct iommu_iotlb_gather *gather,
 511                                        unsigned long iova, size_t size,
 512                                        arm_lpae_iopte blk_pte, int lvl,
 513                                        arm_lpae_iopte *ptep)
 514 {
 515         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 516         arm_lpae_iopte pte, *tablep;
 517         phys_addr_t blk_paddr;
 518         size_t tablesz = ARM_LPAE_GRANULE(data);
 519         size_t split_sz = ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data);
 520         int i, unmap_idx = -1;
 521
 522         if (WARN_ON(lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS))
 523                 return 0;
 524
 525         tablep = __arm_lpae_alloc_pages(tablesz, GFP_ATOMIC, cfg);
 526         if (!tablep)
 527                 return 0; /* Bytes unmapped */
 528
 529         if (size == split_sz)
 530                 unmap_idx = ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 531
 532         blk_paddr = iopte_to_paddr(blk_pte, data);
 533         pte = iopte_prot(blk_pte);
 534
 535         for (i = 0; i < tablesz / sizeof(pte); i++, blk_paddr += split_sz) {
 536                 /* Unmap! */
 537                 if (i == unmap_idx)
 538                         continue;
 539
 540                 __arm_lpae_init_pte(data, blk_paddr, pte, lvl, &tablep[i]);
 541         }
 542
 543         pte = arm_lpae_install_table(tablep, ptep, blk_pte, cfg);
 544         if (pte != blk_pte) {
 545                 __arm_lpae_free_pages(tablep, tablesz, cfg);
 546                 /*
 547                  * We may race against someone unmapping another part of this
 548                  * block, but anything else is invalid. We can't misinterpret
 549                  * a page entry here since we're never at the last level.
 550                  */
 551                 if (iopte_type(pte, lvl - 1) != ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE)
 552                         return 0;
 553
 554                 tablep = iopte_deref(pte, data);
 555         } else if (unmap_idx >= 0) {
 556                 io_pgtable_tlb_add_page(&data->iop, gather, iova, size);
 557                 return size;
 558         }
 559
 560         return __arm_lpae_unmap(data, gather, iova, size, lvl, tablep);
 561 }
 562
 563 static size_t __arm_lpae_unmap(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 564                                struct iommu_iotlb_gather *gather,
 565                                unsigned long iova, size_t size, int lvl,
 566                                arm_lpae_iopte *ptep)
 567 {
 568         arm_lpae_iopte pte;
 569         struct io_pgtable *iop = &data->iop;
 570
 571         /* Something went horribly wrong and we ran out of page table */
 572         if (WARN_ON(lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS))
 573                 return 0;
 574
 575         ptep += ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 576         pte = READ_ONCE(*ptep);
 577         if (WARN_ON(!pte))
 578                 return 0;
 579
 580         /* If the size matches this level, we're in the right place */
 581         if (size == ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data)) {
 582                 __arm_lpae_set_pte(ptep, 0, &iop->cfg);
 583
 584                 if (!iopte_leaf(pte, lvl, iop->fmt)) {
 585                         /* Also flush any partial walks */
 586                         io_pgtable_tlb_flush_walk(iop, iova, size,
 587                                                   ARM_LPAE_GRANULE(data));
 588                         ptep = iopte_deref(pte, data);
 589                         __arm_lpae_free_pgtable(data, lvl + 1, ptep);
 590                 } else if (iop->cfg.quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_NON_STRICT) {
 591                         /*
 592                          * Order the PTE update against queueing the IOVA, to
 593                          * guarantee that a flush callback from a different CPU
 594                          * has observed it before the TLBIALL can be issued.
 595                          */
 596                         smp_wmb();
 597                 } else {
 598                         io_pgtable_tlb_add_page(iop, gather, iova, size);
 599                 }
 600
 601                 return size;
 602         } else if (iopte_leaf(pte, lvl, iop->fmt)) {
 603                 /*
 604                  * Insert a table at the next level to map the old region,
 605                  * minus the part we want to unmap
 606                  */
 607                 return arm_lpae_split_blk_unmap(data, gather, iova, size, pte,
 608                                                 lvl + 1, ptep);
 609         }
 610
 611         /* Keep on walkin' */
 612         ptep = iopte_deref(pte, data);
 613         return __arm_lpae_unmap(data, gather, iova, size, lvl + 1, ptep);
 614 }
 615
 616 static size_t arm_lpae_unmap(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
 617                              size_t size, struct iommu_iotlb_gather *gather)
 618 {
 619         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 620         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 621         arm_lpae_iopte *ptep = data->pgd;
 622         long iaext = (s64)iova >> cfg->ias;
 623
 624         if (WARN_ON(!size || (size & cfg->pgsize_bitmap) != size))
 625                 return 0;
 626
 627         if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_TTBR1)
 628                 iaext = ~iaext;
 629         if (WARN_ON(iaext))
 630                 return 0;
 631
 632         return __arm_lpae_unmap(data, gather, iova, size, data->start_level, ptep);
 633 }
 634
 635 static phys_addr_t arm_lpae_iova_to_phys(struct io_pgtable_ops *ops,
 636                                          unsigned long iova)
 637 {
 638         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 639         arm_lpae_iopte pte, *ptep = data->pgd;
 640         int lvl = data->start_level;
 641
 642         do {
 643                 /* Valid IOPTE pointer? */
 644                 if (!ptep)
 645                         return 0;
 646
 647                 /* Grab the IOPTE we're interested in */
 648                 ptep += ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 649                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 650
 651                 /* Valid entry? */
 652                 if (!pte)
 653                         return 0;
 654
 655                 /* Leaf entry? */
 656                 if (iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt))
 657                         goto found_translation;
 658
 659                 /* Take it to the next level */
 660                 ptep = iopte_deref(pte, data);
 661         } while (++lvl < ARM_LPAE_MAX_LEVELS);
 662
 663         /* Ran out of page tables to walk */
 664         return 0;
 665
 666 found_translation:
 667         iova &= (ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data) - 1);
 668         return iopte_to_paddr(pte, data) | iova;
 669 }
 670
 671 static void arm_lpae_restrict_pgsizes(struct io_pgtable_cfg *cfg)
 672 {
 673         unsigned long granule, page_sizes;
 674         unsigned int max_addr_bits = 48;
 675
 676         /*
 677          * We need to restrict the supported page sizes to match the
 678          * translation regime for a particular granule. Aim to match
 679          * the CPU page size if possible, otherwise prefer smaller sizes.
 680          * While we're at it, restrict the block sizes to match the
 681          * chosen granule.
 682          */
 683         if (cfg->pgsize_bitmap & PAGE_SIZE)
 684                 granule = PAGE_SIZE;
 685         else if (cfg->pgsize_bitmap & ~PAGE_MASK)
 686                 granule = 1UL << __fls(cfg->pgsize_bitmap & ~PAGE_MASK);
 687         else if (cfg->pgsize_bitmap & PAGE_MASK)
 688                 granule = 1UL << __ffs(cfg->pgsize_bitmap & PAGE_MASK);
 689         else
 690                 granule = 0;
 691
 692         switch (granule) {
 693         case SZ_4K:
 694                 page_sizes = (SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G);
 695                 break;
 696         case SZ_16K:
 697                 page_sizes = (SZ_16K | SZ_32M);
 698                 break;
 699         case SZ_64K:
 700                 max_addr_bits = 52;
 701                 page_sizes = (SZ_64K | SZ_512M);
 702                 if (cfg->oas > 48)
 703                         page_sizes |= 1ULL << 42; /* 4TB */
 704                 break;
 705         default:
 706                 page_sizes = 0;
 707         }
 708
 709         cfg->pgsize_bitmap &= page_sizes;
 710         cfg->ias = min(cfg->ias, max_addr_bits);
 711         cfg->oas = min(cfg->oas, max_addr_bits);
 712 }
 713
 714 static struct arm_lpae_io_pgtable *
 715 arm_lpae_alloc_pgtable(struct io_pgtable_cfg *cfg)
 716 {
 717         struct arm_lpae_io_pgtable *data;
 718         int levels, va_bits, pg_shift;
 719
 720         arm_lpae_restrict_pgsizes(cfg);
 721
 722         if (!(cfg->pgsize_bitmap & (SZ_4K | SZ_16K | SZ_64K)))
 723                 return NULL;
 724
 725         if (cfg->ias > ARM_LPAE_MAX_ADDR_BITS)
 726                 return NULL;
 727
 728         if (cfg->oas > ARM_LPAE_MAX_ADDR_BITS)
 729                 return NULL;
 730
 731         data = kmalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL);
 732         if (!data)
 733                 return NULL;
 734
 735         pg_shift = __ffs(cfg->pgsize_bitmap);
 736         data->bits_per_level = pg_shift - ilog2(sizeof(arm_lpae_iopte));
 737
 738         va_bits = cfg->ias - pg_shift;
 739         levels = DIV_ROUND_UP(va_bits, data->bits_per_level);
 740         data->start_level = ARM_LPAE_MAX_LEVELS - levels;
 741
 742         /* Calculate the actual size of our pgd (without concatenation) */
 743         data->pgd_bits = va_bits - (data->bits_per_level * (levels - 1));
 744
 745         data->iop.ops = (struct io_pgtable_ops) {
 746                 .map            = arm_lpae_map,
 747                 .unmap          = arm_lpae_unmap,
 748                 .iova_to_phys   = arm_lpae_iova_to_phys,
 749         };
 750
 751         return data;
 752 }
 753
 754 static struct io_pgtable *
 755 arm_64_lpae_alloc_pgtable_s1(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
 756 {
 757         u64 reg;
 758         struct arm_lpae_io_pgtable *data;
 759         typeof(&cfg->arm_lpae_s1_cfg.tcr) tcr = &cfg->arm_lpae_s1_cfg.tcr;
 760         bool tg1;
 761
 762         if (cfg->quirks & ~(IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS |
 763                             IO_PGTABLE_QUIRK_NON_STRICT |
 764                             IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_TTBR1))
 765                 return NULL;
 766
 767         data = arm_lpae_alloc_pgtable(cfg);
 768         if (!data)
 769                 return NULL;
 770
 771         /* TCR */
 772         if (cfg->coherent_walk) {
 773                 tcr->sh = ARM_LPAE_TCR_SH_IS;
 774                 tcr->irgn = ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA;
 775                 tcr->orgn = ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA;
 776         } else {
 777                 tcr->sh = ARM_LPAE_TCR_SH_OS;
 778                 tcr->irgn = ARM_LPAE_TCR_RGN_NC;
 779                 tcr->orgn = ARM_LPAE_TCR_RGN_NC;
 780         }
 781
 782         tg1 = cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_TTBR1;
 783         switch (ARM_LPAE_GRANULE(data)) {
 784         case SZ_4K:
 785                 tcr->tg = tg1 ? ARM_LPAE_TCR_TG1_4K : ARM_LPAE_TCR_TG0_4K;
 786                 break;
 787         case SZ_16K:
 788                 tcr->tg = tg1 ? ARM_LPAE_TCR_TG1_16K : ARM_LPAE_TCR_TG0_16K;
 789                 break;
 790         case SZ_64K:
 791                 tcr->tg = tg1 ? ARM_LPAE_TCR_TG1_64K : ARM_LPAE_TCR_TG0_64K;
 792                 break;
 793         }
 794
 795         switch (cfg->oas) {
 796         case 32:
 797                 tcr->ips = ARM_LPAE_TCR_PS_32_BIT;
 798                 break;
 799         case 36:
 800                 tcr->ips = ARM_LPAE_TCR_PS_36_BIT;
 801                 break;
 802         case 40:
 803                 tcr->ips = ARM_LPAE_TCR_PS_40_BIT;
 804                 break;
 805         case 42:
 806                 tcr->ips = ARM_LPAE_TCR_PS_42_BIT;
 807                 break;
 808         case 44:
 809                 tcr->ips = ARM_LPAE_TCR_PS_44_BIT;
 810                 break;
 811         case 48:
 812                 tcr->ips = ARM_LPAE_TCR_PS_48_BIT;
 813                 break;
 814         case 52:
 815                 tcr->ips = ARM_LPAE_TCR_PS_52_BIT;
 816                 break;
 817         default:
 818                 goto out_free_data;
 819         }
 820
 821         tcr->tsz = 64ULL - cfg->ias;
 822
 823         /* MAIRs */
 824         reg = (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_NC
 825                << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_NC)) |
 826               (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_WBRWA
 827                << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_CACHE)) |
 828               (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_DEVICE
 829                << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_DEV)) |
 830               (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_INC_OWBRWA
 831                << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_INC_OCACHE));
 832
 833         cfg->arm_lpae_s1_cfg.mair = reg;
 834
 835         /* Looking good; allocate a pgd */
 836         data->pgd = __arm_lpae_alloc_pages(ARM_LPAE_PGD_SIZE(data),
 837                                            GFP_KERNEL, cfg);
 838         if (!data->pgd)
 839                 goto out_free_data;
 840
 841         /* Ensure the empty pgd is visible before any actual TTBR write */
 842         wmb();
 843
 844         /* TTBR */
 845         cfg->arm_lpae_s1_cfg.ttbr = virt_to_phys(data->pgd);
 846         return &data->iop;
 847
 848 out_free_data:
 849         kfree(data);
 850         return NULL;
 851 }
 852
 853 static struct io_pgtable *
 854 arm_64_lpae_alloc_pgtable_s2(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
 855 {
 856         u64 sl;
 857         struct arm_lpae_io_pgtable *data;
 858         typeof(&cfg->arm_lpae_s2_cfg.vtcr) vtcr = &cfg->arm_lpae_s2_cfg.vtcr;
 859
 860         /* The NS quirk doesn't apply at stage 2 */
 861         if (cfg->quirks & ~(IO_PGTABLE_QUIRK_NON_STRICT))
 862                 return NULL;
 863
 864         data = arm_lpae_alloc_pgtable(cfg);
 865         if (!data)
 866                 return NULL;
 867
 868         /*
 869          * Concatenate PGDs at level 1 if possible in order to reduce
 870          * the depth of the stage-2 walk.
 871          */
 872         if (data->start_level == 0) {
 873                 unsigned long pgd_pages;
 874
 875                 pgd_pages = ARM_LPAE_PGD_SIZE(data) / sizeof(arm_lpae_iopte);
 876                 if (pgd_pages <= ARM_LPAE_S2_MAX_CONCAT_PAGES) {
 877                         data->pgd_bits += data->bits_per_level;
 878                         data->start_level++;
 879                 }
 880         }
 881
 882         /* VTCR */
 883         if (cfg->coherent_walk) {
 884                 vtcr->sh = ARM_LPAE_TCR_SH_IS;
 885                 vtcr->irgn = ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA;
 886                 vtcr->orgn = ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA;
 887         } else {
 888                 vtcr->sh = ARM_LPAE_TCR_SH_OS;
 889                 vtcr->irgn = ARM_LPAE_TCR_RGN_NC;
 890                 vtcr->orgn = ARM_LPAE_TCR_RGN_NC;
 891         }
 892
 893         sl = data->start_level;
 894
 895         switch (ARM_LPAE_GRANULE(data)) {
 896         case SZ_4K:
 897                 vtcr->tg = ARM_LPAE_TCR_TG0_4K;
 898                 sl++; /* SL0 format is different for 4K granule size */
 899                 break;
 900         case SZ_16K:
 901                 vtcr->tg = ARM_LPAE_TCR_TG0_16K;
 902                 break;
 903         case SZ_64K:
 904                 vtcr->tg = ARM_LPAE_TCR_TG0_64K;
 905                 break;
 906         }
 907
 908         switch (cfg->oas) {
 909         case 32:
 910                 vtcr->ps = ARM_LPAE_TCR_PS_32_BIT;
 911                 break;
 912         case 36:
 913                 vtcr->ps = ARM_LPAE_TCR_PS_36_BIT;
 914                 break;
 915         case 40:
 916                 vtcr->ps = ARM_LPAE_TCR_PS_40_BIT;
 917                 break;
 918         case 42:
 919                 vtcr->ps = ARM_LPAE_TCR_PS_42_BIT;
 920                 break;
 921         case 44:
 922                 vtcr->ps = ARM_LPAE_TCR_PS_44_BIT;
 923                 break;
 924         case 48:
 925                 vtcr->ps = ARM_LPAE_TCR_PS_48_BIT;
 926                 break;
 927         case 52:
 928                 vtcr->ps = ARM_LPAE_TCR_PS_52_BIT;
 929                 break;
 930         default:
 931                 goto out_free_data;
 932         }
 933
 934         vtcr->tsz = 64ULL - cfg->ias;
 935         vtcr->sl = ~sl & ARM_LPAE_VTCR_SL0_MASK;
 936
 937         /* Allocate pgd pages */
 938         data->pgd = __arm_lpae_alloc_pages(ARM_LPAE_PGD_SIZE(data),
 939                                            GFP_KERNEL, cfg);
 940         if (!data->pgd)
 941                 goto out_free_data;
 942
 943         /* Ensure the empty pgd is visible before any actual TTBR write */
 944         wmb();
 945
 946         /* VTTBR */
 947         cfg->arm_lpae_s2_cfg.vttbr = virt_to_phys(data->pgd);
 948         return &data->iop;
 949
 950 out_free_data:
 951         kfree(data);
 952         return NULL;
 953 }
 954
 955 static struct io_pgtable *
 956 arm_32_lpae_alloc_pgtable_s1(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
 957 {
 958         if (cfg->ias > 32 || cfg->oas > 40)
 959                 return NULL;
 960
 961         cfg->pgsize_bitmap &= (SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G);
 962         return arm_64_lpae_alloc_pgtable_s1(cfg, cookie);
 963 }
 964
 965 static struct io_pgtable *
 966 arm_32_lpae_alloc_pgtable_s2(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
 967 {
 968         if (cfg->ias > 40 || cfg->oas > 40)
 969                 return NULL;
 970
 971         cfg->pgsize_bitmap &= (SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G);
 972         return arm_64_lpae_alloc_pgtable_s2(cfg, cookie);
 973 }
 974
 975 static struct io_pgtable *
 976 arm_mali_lpae_alloc_pgtable(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
 977 {
 978         struct arm_lpae_io_pgtable *data;
 979
 980         /* No quirks for Mali (hopefully) */
 981         if (cfg->quirks)
 982                 return NULL;
 983
 984         if (cfg->ias > 48 || cfg->oas > 40)
 985                 return NULL;
 986
 987         cfg->pgsize_bitmap &= (SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G);
 988
 989         data = arm_lpae_alloc_pgtable(cfg);
 990         if (!data)
 991                 return NULL;
 992
 993         /* Mali seems to need a full 4-level table regardless of IAS */
 994         if (data->start_level > 0) {
 995                 data->start_level = 0;
 996                 data->pgd_bits = 0;
 997         }
 998         /*
 999          * MEMATTR: Mali has no actual notion of a non-cacheable type, so the
1000          * best we can do is mimic the out-of-tree driver and hope that the
1001          * "implementation-defined caching policy" is good enough. Similarly,
1002          * we'll use it for the sake of a valid attribute for our 'device'
1003          * index, although callers should never request that in practice.
1004          */
1005         cfg->arm_mali_lpae_cfg.memattr =
1006                 (ARM_MALI_LPAE_MEMATTR_IMP_DEF
1007                  << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_NC)) |
1008                 (ARM_MALI_LPAE_MEMATTR_WRITE_ALLOC
1009                  << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_CACHE)) |
1010                 (ARM_MALI_LPAE_MEMATTR_IMP_DEF
1011                  << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_DEV));
1012
1013         data->pgd = __arm_lpae_alloc_pages(ARM_LPAE_PGD_SIZE(data), GFP_KERNEL,
1014                                            cfg);
1015         if (!data->pgd)
1016                 goto out_free_data;
1017
1018         /* Ensure the empty pgd is visible before TRANSTAB can be written */
1019         wmb();
1020
1021         cfg->arm_mali_lpae_cfg.transtab = virt_to_phys(data->pgd) |
1022                                           ARM_MALI_LPAE_TTBR_READ_INNER |
1023                                           ARM_MALI_LPAE_TTBR_ADRMODE_TABLE;
1024         return &data->iop;
1025
1026 out_free_data:
1027         kfree(data);
1028         return NULL;
1029 }
1030
1031 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_64_lpae_s1_init_fns = {
1032         .alloc  = arm_64_lpae_alloc_pgtable_s1,
1033         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1034 };
1035
1036 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_64_lpae_s2_init_fns = {
1037         .alloc  = arm_64_lpae_alloc_pgtable_s2,
1038         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1039 };
1040
1041 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_32_lpae_s1_init_fns = {
1042         .alloc  = arm_32_lpae_alloc_pgtable_s1,
1043         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1044 };
1045
1046 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_32_lpae_s2_init_fns = {
1047         .alloc  = arm_32_lpae_alloc_pgtable_s2,
1048         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1049 };
1050
1051 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_mali_lpae_init_fns = {
1052         .alloc  = arm_mali_lpae_alloc_pgtable,
1053         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1054 };
1055
1056 #ifdef CONFIG_IOMMU_IO_PGTABLE_LPAE_SELFTEST
1057
1058 static struct io_pgtable_cfg *cfg_cookie __initdata;
1059
1060 static void __init dummy_tlb_flush_all(void *cookie)
1061 {
1062         WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
1063 }
1064
1065 static void __init dummy_tlb_flush(unsigned long iova, size_t size,
1066                                    size_t granule, void *cookie)
1067 {
1068         WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
1069         WARN_ON(!(size & cfg_cookie->pgsize_bitmap));
1070 }
1071
1072 static void __init dummy_tlb_add_page(struct iommu_iotlb_gather *gather,
1073                                       unsigned long iova, size_t granule,
1074                                       void *cookie)
1075 {
1076         dummy_tlb_flush(iova, granule, granule, cookie);
1077 }
1078
1079 static const struct iommu_flush_ops dummy_tlb_ops __initconst = {
1080         .tlb_flush_all  = dummy_tlb_flush_all,
1081         .tlb_flush_walk = dummy_tlb_flush,
1082         .tlb_flush_leaf = dummy_tlb_flush,
1083         .tlb_add_page   = dummy_tlb_add_page,
1084 };
1085
1086 static void __init arm_lpae_dump_ops(struct io_pgtable_ops *ops)
1087 {
1088         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
1089         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
1090
1091         pr_err("cfg: pgsize_bitmap 0x%lx, ias %u-bit\n",
1092                 cfg->pgsize_bitmap, cfg->ias);
1093         pr_err("data: %d levels, 0x%zx pgd_size, %u pg_shift, %u bits_per_level, pgd @ %p\n",
1094                 ARM_LPAE_MAX_LEVELS - data->start_level, ARM_LPAE_PGD_SIZE(data),
1095                 ilog2(ARM_LPAE_GRANULE(data)), data->bits_per_level, data->pgd);
1096 }
1097
1098 #define __FAIL(ops, i)  ({                                              \
1099                 WARN(1, "selftest: test failed for fmt idx %d\n", (i)); \
1100                 arm_lpae_dump_ops(ops);                                 \
1101                 selftest_running = false;                               \
1102                 -EFAULT;                                                \
1103 })
1104
1105 static int __init arm_lpae_run_tests(struct io_pgtable_cfg *cfg)
1106 {
1107         static const enum io_pgtable_fmt fmts[] __initconst = {
1108                 ARM_64_LPAE_S1,
1109                 ARM_64_LPAE_S2,
1110         };
1111
1112         int i, j;
1113         unsigned long iova;
1114         size_t size;
1115         struct io_pgtable_ops *ops;
1116
1117         selftest_running = true;
1118
1119         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(fmts); ++i) {
1120                 cfg_cookie = cfg;
1121                 ops = alloc_io_pgtable_ops(fmts[i], cfg, cfg);
1122                 if (!ops) {
1123                         pr_err("selftest: failed to allocate io pgtable ops\n");
1124                         return -ENOMEM;
1125                 }
1126
1127                 /*
1128                  * Initial sanity checks.
1129                  * Empty page tables shouldn't provide any translations.
1130                  */
1131                 if (ops->iova_to_phys(ops, 42))
1132                         return __FAIL(ops, i);
1133
1134                 if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_1G + 42))
1135                         return __FAIL(ops, i);
1136
1137                 if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_2G + 42))
1138                         return __FAIL(ops, i);
1139
1140                 /*
1141                  * Distinct mappings of different granule sizes.
1142                  */
1143                 iova = 0;
1144                 for_each_set_bit(j, &cfg->pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG) {
1145                         size = 1UL << j;
1146
1147                         if (ops->map(ops, iova, iova, size, IOMMU_READ |
1148                                                             IOMMU_WRITE |
1149                                                             IOMMU_NOEXEC |
1150                                                             IOMMU_CACHE, GFP_KERNEL))
1151                                 return __FAIL(ops, i);
1152
1153                         /* Overlapping mappings */
1154                         if (!ops->map(ops, iova, iova + size, size,
1155                                       IOMMU_READ | IOMMU_NOEXEC, GFP_KERNEL))
1156                                 return __FAIL(ops, i);
1157
1158                         if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42) != (iova + 42))
1159                                 return __FAIL(ops, i);
1160
1161                         iova += SZ_1G;
1162                 }
1163
1164                 /* Partial unmap */
1165                 size = 1UL << __ffs(cfg->pgsize_bitmap);
1166                 if (ops->unmap(ops, SZ_1G + size, size, NULL) != size)
1167                         return __FAIL(ops, i);
1168
1169                 /* Remap of partial unmap */
1170                 if (ops->map(ops, SZ_1G + size, size, size, IOMMU_READ, GFP_KERNEL))
1171                         return __FAIL(ops, i);
1172
1173                 if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_1G + size + 42) != (size + 42))
1174                         return __FAIL(ops, i);
1175
1176                 /* Full unmap */
1177                 iova = 0;
1178                 for_each_set_bit(j, &cfg->pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG) {
1179                         size = 1UL << j;
1180
1181                         if (ops->unmap(ops, iova, size, NULL) != size)
1182                                 return __FAIL(ops, i);
1183
1184                         if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42))
1185                                 return __FAIL(ops, i);
1186
1187                         /* Remap full block */
1188                         if (ops->map(ops, iova, iova, size, IOMMU_WRITE, GFP_KERNEL))
1189                                 return __FAIL(ops, i);
1190
1191                         if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42) != (iova + 42))
1192                                 return __FAIL(ops, i);
1193
1194                         iova += SZ_1G;
1195                 }
1196
1197                 free_io_pgtable_ops(ops);
1198         }
1199
1200         selftest_running = false;
1201         return 0;
1202 }
1203
1204 static int __init arm_lpae_do_selftests(void)
1205 {
1206         static const unsigned long pgsize[] __initconst = {
1207                 SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G,
1208                 SZ_16K | SZ_32M,
1209                 SZ_64K | SZ_512M,
1210         };
1211
1212         static const unsigned int ias[] __initconst = {
1213                 32, 36, 40, 42, 44, 48,
1214         };
1215
1216         int i, j, pass = 0, fail = 0;
1217         struct io_pgtable_cfg cfg = {
1218                 .tlb = &dummy_tlb_ops,
1219                 .oas = 48,
1220                 .coherent_walk = true,
1221         };
1222
1223         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pgsize); ++i) {
1224                 for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(ias); ++j) {
1225                         cfg.pgsize_bitmap = pgsize[i];
1226                         cfg.ias = ias[j];
1227                         pr_info("selftest: pgsize_bitmap 0x%08lx, IAS %u\n",
1228                                 pgsize[i], ias[j]);
1229                         if (arm_lpae_run_tests(&cfg))
1230                                 fail++;
1231                         else
1232                                 pass++;
1233                 }
1234         }
1235
1236         pr_info("selftest: completed with %d PASS %d FAIL\n", pass, fail);
1237         return fail ? -EFAULT : 0;
1238 }
1239 subsys_initcall(arm_lpae_do_selftests);
1240 #endif