kernel/dma/swiotlb.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Dynamic DMA mapping support.
   4  *
   5  * This implementation is a fallback for platforms that do not support
   6  * I/O TLBs (aka DMA address translation hardware).
   7  * Copyright (C) 2000 Asit Mallick <Asit.K.Mallick@intel.com>
   8  * Copyright (C) 2000 Goutham Rao <goutham.rao@intel.com>
   9  * Copyright (C) 2000, 2003 Hewlett-Packard Co
  10  *      David Mosberger-Tang <davidm@hpl.hp.com>
  11  *
  12  * 03/05/07 davidm      Switch from PCI-DMA to generic device DMA API.
  13  * 00/12/13 davidm      Rename to swiotlb.c and add mark_clean() to avoid
  14  *                      unnecessary i-cache flushing.
  15  * 04/07/.. ak          Better overflow handling. Assorted fixes.
  16  * 05/09/10 linville    Add support for syncing ranges, support syncing for
  17  *                      DMA_BIDIRECTIONAL mappings, miscellaneous cleanup.
  18  * 08/12/11 beckyb      Add highmem support
  19  */
  20
  21 #define pr_fmt(fmt) "software IO TLB: " fmt
  22
  23 #include <linux/cache.h>
  24 #include <linux/dma-direct.h>
  25 #include <linux/dma-map-ops.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/export.h>
  28 #include <linux/spinlock.h>
  29 #include <linux/string.h>
  30 #include <linux/swiotlb.h>
  31 #include <linux/pfn.h>
  32 #include <linux/types.h>
  33 #include <linux/ctype.h>
  34 #include <linux/highmem.h>
  35 #include <linux/gfp.h>
  36 #include <linux/scatterlist.h>
  37 #include <linux/mem_encrypt.h>
  38 #include <linux/set_memory.h>
  39 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
  40 #include <linux/debugfs.h>
  41 #endif
  42
  43 #include <asm/io.h>
  44 #include <asm/dma.h>
  45
  46 #include <linux/init.h>
  47 #include <linux/memblock.h>
  48 #include <linux/iommu-helper.h>
  49
  50 #define CREATE_TRACE_POINTS
  51 #include <trace/events/swiotlb.h>
  52
  53 #define OFFSET(val,align) ((unsigned long)      \
  54                            ( (val) & ( (align) - 1)))
  55
  56 #define SLABS_PER_PAGE (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT))
  57
  58 /*
  59  * Minimum IO TLB size to bother booting with.  Systems with mainly
  60  * 64bit capable cards will only lightly use the swiotlb.  If we can't
  61  * allocate a contiguous 1MB, we're probably in trouble anyway.
  62  */
  63 #define IO_TLB_MIN_SLABS ((1<<20) >> IO_TLB_SHIFT)
  64
  65 enum swiotlb_force swiotlb_force;
  66
  67 /*
  68  * Used to do a quick range check in swiotlb_tbl_unmap_single and
  69  * swiotlb_tbl_sync_single_*, to see if the memory was in fact allocated by this
  70  * API.
  71  */
  72 phys_addr_t io_tlb_start, io_tlb_end;
  73
  74 /*
  75  * The number of IO TLB blocks (in groups of 64) between io_tlb_start and
  76  * io_tlb_end.  This is command line adjustable via setup_io_tlb_npages.
  77  */
  78 static unsigned long io_tlb_nslabs;
  79
  80 /*
  81  * The number of used IO TLB block
  82  */
  83 static unsigned long io_tlb_used;
  84
  85 /*
  86  * This is a free list describing the number of free entries available from
  87  * each index
  88  */
  89 static unsigned int *io_tlb_list;
  90 static unsigned int io_tlb_index;
  91
  92 /*
  93  * Max segment that we can provide which (if pages are contingous) will
  94  * not be bounced (unless SWIOTLB_FORCE is set).
  95  */
  96 static unsigned int max_segment;
  97
  98 /*
  99  * We need to save away the original address corresponding to a mapped entry
 100  * for the sync operations.
 101  */
 102 #define INVALID_PHYS_ADDR (~(phys_addr_t)0)
 103 static phys_addr_t *io_tlb_orig_addr;
 104
 105 /*
 106  * Protect the above data structures in the map and unmap calls
 107  */
 108 static DEFINE_SPINLOCK(io_tlb_lock);
 109
 110 static int late_alloc;
 111
 112 static int __init
 113 setup_io_tlb_npages(char *str)
 114 {
 115         if (isdigit(*str)) {
 116                 io_tlb_nslabs = simple_strtoul(str, &str, 0);
 117                 /* avoid tail segment of size < IO_TLB_SEGSIZE */
 118                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 119         }
 120         if (*str == ',')
 121                 ++str;
 122         if (!strcmp(str, "force")) {
 123                 swiotlb_force = SWIOTLB_FORCE;
 124         } else if (!strcmp(str, "noforce")) {
 125                 swiotlb_force = SWIOTLB_NO_FORCE;
 126                 io_tlb_nslabs = 1;
 127         }
 128
 129         return 0;
 130 }
 131 early_param("swiotlb", setup_io_tlb_npages);
 132
 133 static bool no_iotlb_memory;
 134
 135 unsigned long swiotlb_nr_tbl(void)
 136 {
 137         return unlikely(no_iotlb_memory) ? 0 : io_tlb_nslabs;
 138 }
 139 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_nr_tbl);
 140
 141 unsigned int swiotlb_max_segment(void)
 142 {
 143         return unlikely(no_iotlb_memory) ? 0 : max_segment;
 144 }
 145 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_max_segment);
 146
 147 void swiotlb_set_max_segment(unsigned int val)
 148 {
 149         if (swiotlb_force == SWIOTLB_FORCE)
 150                 max_segment = 1;
 151         else
 152                 max_segment = rounddown(val, PAGE_SIZE);
 153 }
 154
 155 /* default to 64MB */
 156 #define IO_TLB_DEFAULT_SIZE (64UL<<20)
 157 unsigned long swiotlb_size_or_default(void)
 158 {
 159         unsigned long size;
 160
 161         size = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 162
 163         return size ? size : (IO_TLB_DEFAULT_SIZE);
 164 }
 165
 166 void swiotlb_print_info(void)
 167 {
 168         unsigned long bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 169
 170         if (no_iotlb_memory) {
 171                 pr_warn("No low mem\n");
 172                 return;
 173         }
 174
 175         pr_info("mapped [mem %pa-%pa] (%luMB)\n", &io_tlb_start, &io_tlb_end,
 176                bytes >> 20);
 177 }
 178
 179 /*
 180  * Early SWIOTLB allocation may be too early to allow an architecture to
 181  * perform the desired operations.  This function allows the architecture to
 182  * call SWIOTLB when the operations are possible.  It needs to be called
 183  * before the SWIOTLB memory is used.
 184  */
 185 void __init swiotlb_update_mem_attributes(void)
 186 {
 187         void *vaddr;
 188         unsigned long bytes;
 189
 190         if (no_iotlb_memory || late_alloc)
 191                 return;
 192
 193         vaddr = phys_to_virt(io_tlb_start);
 194         bytes = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 195         set_memory_decrypted((unsigned long)vaddr, bytes >> PAGE_SHIFT);
 196         memset(vaddr, 0, bytes);
 197 }
 198
 199 int __init swiotlb_init_with_tbl(char *tlb, unsigned long nslabs, int verbose)
 200 {
 201         unsigned long i, bytes;
 202         size_t alloc_size;
 203
 204         bytes = nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 205
 206         io_tlb_nslabs = nslabs;
 207         io_tlb_start = __pa(tlb);
 208         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 209
 210         /*
 211          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 212          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 213          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 214          */
 215         alloc_size = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(int));
 216         io_tlb_list = memblock_alloc(alloc_size, PAGE_SIZE);
 217         if (!io_tlb_list)
 218                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%lx\n",
 219                       __func__, alloc_size, PAGE_SIZE);
 220
 221         alloc_size = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t));
 222         io_tlb_orig_addr = memblock_alloc(alloc_size, PAGE_SIZE);
 223         if (!io_tlb_orig_addr)
 224                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%lx\n",
 225                       __func__, alloc_size, PAGE_SIZE);
 226
 227         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++) {
 228                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
 229                 io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 230         }
 231         io_tlb_index = 0;
 232         no_iotlb_memory = false;
 233
 234         if (verbose)
 235                 swiotlb_print_info();
 236
 237         swiotlb_set_max_segment(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 238         return 0;
 239 }
 240
 241 /*
 242  * Statically reserve bounce buffer space and initialize bounce buffer data
 243  * structures for the software IO TLB used to implement the DMA API.
 244  */
 245 void  __init
 246 swiotlb_init(int verbose)
 247 {
 248         size_t default_size = IO_TLB_DEFAULT_SIZE;
 249         unsigned char *vstart;
 250         unsigned long bytes;
 251
 252         if (!io_tlb_nslabs) {
 253                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 254                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 255         }
 256
 257         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 258
 259         /* Get IO TLB memory from the low pages */
 260         vstart = memblock_alloc_low(PAGE_ALIGN(bytes), PAGE_SIZE);
 261         if (vstart && !swiotlb_init_with_tbl(vstart, io_tlb_nslabs, verbose))
 262                 return;
 263
 264         if (io_tlb_start) {
 265                 memblock_free_early(io_tlb_start,
 266                                     PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 267                 io_tlb_start = 0;
 268         }
 269         pr_warn("Cannot allocate buffer");
 270         no_iotlb_memory = true;
 271 }
 272
 273 /*
 274  * Systems with larger DMA zones (those that don't support ISA) can
 275  * initialize the swiotlb later using the slab allocator if needed.
 276  * This should be just like above, but with some error catching.
 277  */
 278 int
 279 swiotlb_late_init_with_default_size(size_t default_size)
 280 {
 281         unsigned long bytes, req_nslabs = io_tlb_nslabs;
 282         unsigned char *vstart = NULL;
 283         unsigned int order;
 284         int rc = 0;
 285
 286         if (!io_tlb_nslabs) {
 287                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 288                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 289         }
 290
 291         /*
 292          * Get IO TLB memory from the low pages
 293          */
 294         order = get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 295         io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 296         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 297
 298         while ((SLABS_PER_PAGE << order) > IO_TLB_MIN_SLABS) {
 299                 vstart = (void *)__get_free_pages(GFP_DMA | __GFP_NOWARN,
 300                                                   order);
 301                 if (vstart)
 302                         break;
 303                 order--;
 304         }
 305
 306         if (!vstart) {
 307                 io_tlb_nslabs = req_nslabs;
 308                 return -ENOMEM;
 309         }
 310         if (order != get_order(bytes)) {
 311                 pr_warn("only able to allocate %ld MB\n",
 312                         (PAGE_SIZE << order) >> 20);
 313                 io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 314         }
 315         rc = swiotlb_late_init_with_tbl(vstart, io_tlb_nslabs);
 316         if (rc)
 317                 free_pages((unsigned long)vstart, order);
 318
 319         return rc;
 320 }
 321
 322 static void swiotlb_cleanup(void)
 323 {
 324         io_tlb_end = 0;
 325         io_tlb_start = 0;
 326         io_tlb_nslabs = 0;
 327         max_segment = 0;
 328 }
 329
 330 int
 331 swiotlb_late_init_with_tbl(char *tlb, unsigned long nslabs)
 332 {
 333         unsigned long i, bytes;
 334
 335         bytes = nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 336
 337         io_tlb_nslabs = nslabs;
 338         io_tlb_start = virt_to_phys(tlb);
 339         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 340
 341         set_memory_decrypted((unsigned long)tlb, bytes >> PAGE_SHIFT);
 342         memset(tlb, 0, bytes);
 343
 344         /*
 345          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 346          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 347          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 348          */
 349         io_tlb_list = (unsigned int *)__get_free_pages(GFP_KERNEL,
 350                                       get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
 351         if (!io_tlb_list)
 352                 goto cleanup3;
 353
 354         io_tlb_orig_addr = (phys_addr_t *)
 355                 __get_free_pages(GFP_KERNEL,
 356                                  get_order(io_tlb_nslabs *
 357                                            sizeof(phys_addr_t)));
 358         if (!io_tlb_orig_addr)
 359                 goto cleanup4;
 360
 361         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++) {
 362                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
 363                 io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 364         }
 365         io_tlb_index = 0;
 366         no_iotlb_memory = false;
 367
 368         swiotlb_print_info();
 369
 370         late_alloc = 1;
 371
 372         swiotlb_set_max_segment(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 373
 374         return 0;
 375
 376 cleanup4:
 377         free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
 378                                                          sizeof(int)));
 379         io_tlb_list = NULL;
 380 cleanup3:
 381         swiotlb_cleanup();
 382         return -ENOMEM;
 383 }
 384
 385 void __init swiotlb_exit(void)
 386 {
 387         if (!io_tlb_orig_addr)
 388                 return;
 389
 390         if (late_alloc) {
 391                 free_pages((unsigned long)io_tlb_orig_addr,
 392                            get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
 393                 free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
 394                                                                  sizeof(int)));
 395                 free_pages((unsigned long)phys_to_virt(io_tlb_start),
 396                            get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 397         } else {
 398                 memblock_free_late(__pa(io_tlb_orig_addr),
 399                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
 400                 memblock_free_late(__pa(io_tlb_list),
 401                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
 402                 memblock_free_late(io_tlb_start,
 403                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 404         }
 405         swiotlb_cleanup();
 406 }
 407
 408 /*
 409  * Bounce: copy the swiotlb buffer from or back to the original dma location
 410  */
 411 static void swiotlb_bounce(phys_addr_t orig_addr, phys_addr_t tlb_addr,
 412                            size_t size, enum dma_data_direction dir)
 413 {
 414         unsigned long pfn = PFN_DOWN(orig_addr);
 415         unsigned char *vaddr = phys_to_virt(tlb_addr);
 416
 417         if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn))) {
 418                 /* The buffer does not have a mapping.  Map it in and copy */
 419                 unsigned int offset = orig_addr & ~PAGE_MASK;
 420                 char *buffer;
 421                 unsigned int sz = 0;
 422                 unsigned long flags;
 423
 424                 while (size) {
 425                         sz = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
 426
 427                         local_irq_save(flags);
 428                         buffer = kmap_atomic(pfn_to_page(pfn));
 429                         if (dir == DMA_TO_DEVICE)
 430                                 memcpy(vaddr, buffer + offset, sz);
 431                         else
 432                                 memcpy(buffer + offset, vaddr, sz);
 433                         kunmap_atomic(buffer);
 434                         local_irq_restore(flags);
 435
 436                         size -= sz;
 437                         pfn++;
 438                         vaddr += sz;
 439                         offset = 0;
 440                 }
 441         } else if (dir == DMA_TO_DEVICE) {
 442                 memcpy(vaddr, phys_to_virt(orig_addr), size);
 443         } else {
 444                 memcpy(phys_to_virt(orig_addr), vaddr, size);
 445         }
 446 }
 447
 448 phys_addr_t swiotlb_tbl_map_single(struct device *hwdev, phys_addr_t orig_addr,
 449                 size_t mapping_size, size_t alloc_size,
 450                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 451 {
 452         dma_addr_t tbl_dma_addr = phys_to_dma_unencrypted(hwdev, io_tlb_start);
 453         unsigned long flags;
 454         phys_addr_t tlb_addr;
 455         unsigned int nslots, stride, index, wrap;
 456         int i;
 457         unsigned long mask;
 458         unsigned long offset_slots;
 459         unsigned long max_slots;
 460         unsigned long tmp_io_tlb_used;
 461
 462         if (no_iotlb_memory)
 463                 panic("Can not allocate SWIOTLB buffer earlier and can't now provide you with the DMA bounce buffer");
 464
 465         if (mem_encrypt_active())
 466                 pr_warn_once("Memory encryption is active and system is using DMA bounce buffers\n");
 467
 468         if (mapping_size > alloc_size) {
 469                 dev_warn_once(hwdev, "Invalid sizes (mapping: %zd bytes, alloc: %zd bytes)",
 470                               mapping_size, alloc_size);
 471                 return (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR;
 472         }
 473
 474         mask = dma_get_seg_boundary(hwdev);
 475
 476         tbl_dma_addr &= mask;
 477
 478         offset_slots = ALIGN(tbl_dma_addr, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 479
 480         /*
 481          * Carefully handle integer overflow which can occur when mask == ~0UL.
 482          */
 483         max_slots = mask + 1
 484                     ? ALIGN(mask + 1, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT
 485                     : 1UL << (BITS_PER_LONG - IO_TLB_SHIFT);
 486
 487         /*
 488          * For mappings greater than or equal to a page, we limit the stride
 489          * (and hence alignment) to a page size.
 490          */
 491         nslots = ALIGN(alloc_size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 492         if (alloc_size >= PAGE_SIZE)
 493                 stride = (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT));
 494         else
 495                 stride = 1;
 496
 497         BUG_ON(!nslots);
 498
 499         /*
 500          * Find suitable number of IO TLB entries size that will fit this
 501          * request and allocate a buffer from that IO TLB pool.
 502          */
 503         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 504
 505         if (unlikely(nslots > io_tlb_nslabs - io_tlb_used))
 506                 goto not_found;
 507
 508         index = ALIGN(io_tlb_index, stride);
 509         if (index >= io_tlb_nslabs)
 510                 index = 0;
 511         wrap = index;
 512
 513         do {
 514                 while (iommu_is_span_boundary(index, nslots, offset_slots,
 515                                               max_slots)) {
 516                         index += stride;
 517                         if (index >= io_tlb_nslabs)
 518                                 index = 0;
 519                         if (index == wrap)
 520                                 goto not_found;
 521                 }
 522
 523                 /*
 524                  * If we find a slot that indicates we have 'nslots' number of
 525                  * contiguous buffers, we allocate the buffers from that slot
 526                  * and mark the entries as '0' indicating unavailable.
 527                  */
 528                 if (io_tlb_list[index] >= nslots) {
 529                         int count = 0;
 530
 531                         for (i = index; i < (int) (index + nslots); i++)
 532                                 io_tlb_list[i] = 0;
 533                         for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE - 1) && io_tlb_list[i]; i--)
 534                                 io_tlb_list[i] = ++count;
 535                         tlb_addr = io_tlb_start + (index << IO_TLB_SHIFT);
 536
 537                         /*
 538                          * Update the indices to avoid searching in the next
 539                          * round.
 540                          */
 541                         io_tlb_index = ((index + nslots) < io_tlb_nslabs
 542                                         ? (index + nslots) : 0);
 543
 544                         goto found;
 545                 }
 546                 index += stride;
 547                 if (index >= io_tlb_nslabs)
 548                         index = 0;
 549         } while (index != wrap);
 550
 551 not_found:
 552         tmp_io_tlb_used = io_tlb_used;
 553
 554         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 555         if (!(attrs & DMA_ATTR_NO_WARN) && printk_ratelimit())
 556                 dev_warn(hwdev, "swiotlb buffer is full (sz: %zd bytes), total %lu (slots), used %lu (slots)\n",
 557                          alloc_size, io_tlb_nslabs, tmp_io_tlb_used);
 558         return (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR;
 559 found:
 560         io_tlb_used += nslots;
 561         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 562
 563         /*
 564          * Save away the mapping from the original address to the DMA address.
 565          * This is needed when we sync the memory.  Then we sync the buffer if
 566          * needed.
 567          */
 568         for (i = 0; i < nslots; i++)
 569                 io_tlb_orig_addr[index+i] = orig_addr + (i << IO_TLB_SHIFT);
 570         if (!(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) &&
 571             (dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 572                 swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr, mapping_size, DMA_TO_DEVICE);
 573
 574         return tlb_addr;
 575 }
 576
 577 /*
 578  * tlb_addr is the physical address of the bounce buffer to unmap.
 579  */
 580 void swiotlb_tbl_unmap_single(struct device *hwdev, phys_addr_t tlb_addr,
 581                               size_t mapping_size, size_t alloc_size,
 582                               enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 583 {
 584         unsigned long flags;
 585         int i, count, nslots = ALIGN(alloc_size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 586         int index = (tlb_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 587         phys_addr_t orig_addr = io_tlb_orig_addr[index];
 588
 589         /*
 590          * First, sync the memory before unmapping the entry
 591          */
 592         if (orig_addr != INVALID_PHYS_ADDR &&
 593             !(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) &&
 594             ((dir == DMA_FROM_DEVICE) || (dir == DMA_BIDIRECTIONAL)))
 595                 swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr, mapping_size, DMA_FROM_DEVICE);
 596
 597         /*
 598          * Return the buffer to the free list by setting the corresponding
 599          * entries to indicate the number of contiguous entries available.
 600          * While returning the entries to the free list, we merge the entries
 601          * with slots below and above the pool being returned.
 602          */
 603         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 604         {
 605                 count = ((index + nslots) < ALIGN(index + 1, IO_TLB_SEGSIZE) ?
 606                          io_tlb_list[index + nslots] : 0);
 607                 /*
 608                  * Step 1: return the slots to the free list, merging the
 609                  * slots with superceeding slots
 610                  */
 611                 for (i = index + nslots - 1; i >= index; i--) {
 612                         io_tlb_list[i] = ++count;
 613                         io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 614                 }
 615                 /*
 616                  * Step 2: merge the returned slots with the preceding slots,
 617                  * if available (non zero)
 618                  */
 619                 for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE -1) && io_tlb_list[i]; i--)
 620                         io_tlb_list[i] = ++count;
 621
 622                 io_tlb_used -= nslots;
 623         }
 624         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 625 }
 626
 627 void swiotlb_tbl_sync_single(struct device *hwdev, phys_addr_t tlb_addr,
 628                              size_t size, enum dma_data_direction dir,
 629                              enum dma_sync_target target)
 630 {
 631         int index = (tlb_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 632         phys_addr_t orig_addr = io_tlb_orig_addr[index];
 633
 634         if (orig_addr == INVALID_PHYS_ADDR)
 635                 return;
 636         orig_addr += (unsigned long)tlb_addr & ((1 << IO_TLB_SHIFT) - 1);
 637
 638         switch (target) {
 639         case SYNC_FOR_CPU:
 640                 if (likely(dir == DMA_FROM_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 641                         swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr,
 642                                        size, DMA_FROM_DEVICE);
 643                 else
 644                         BUG_ON(dir != DMA_TO_DEVICE);
 645                 break;
 646         case SYNC_FOR_DEVICE:
 647                 if (likely(dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 648                         swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr,
 649                                        size, DMA_TO_DEVICE);
 650                 else
 651                         BUG_ON(dir != DMA_FROM_DEVICE);
 652                 break;
 653         default:
 654                 BUG();
 655         }
 656 }
 657
 658 /*
 659  * Create a swiotlb mapping for the buffer at @paddr, and in case of DMAing
 660  * to the device copy the data into it as well.
 661  */
 662 dma_addr_t swiotlb_map(struct device *dev, phys_addr_t paddr, size_t size,
 663                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 664 {
 665         phys_addr_t swiotlb_addr;
 666         dma_addr_t dma_addr;
 667
 668         trace_swiotlb_bounced(dev, phys_to_dma(dev, paddr), size,
 669                               swiotlb_force);
 670
 671         swiotlb_addr = swiotlb_tbl_map_single(dev, paddr, size, size, dir,
 672                         attrs);
 673         if (swiotlb_addr == (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR)
 674                 return DMA_MAPPING_ERROR;
 675
 676         /* Ensure that the address returned is DMA'ble */
 677         dma_addr = phys_to_dma_unencrypted(dev, swiotlb_addr);
 678         if (unlikely(!dma_capable(dev, dma_addr, size, true))) {
 679                 swiotlb_tbl_unmap_single(dev, swiotlb_addr, size, size, dir,
 680                         attrs | DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC);
 681                 dev_WARN_ONCE(dev, 1,
 682                         "swiotlb addr %pad+%zu overflow (mask %llx, bus limit %llx).\n",
 683                         &dma_addr, size, *dev->dma_mask, dev->bus_dma_limit);
 684                 return DMA_MAPPING_ERROR;
 685         }
 686
 687         if (!dev_is_dma_coherent(dev) && !(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC))
 688                 arch_sync_dma_for_device(swiotlb_addr, size, dir);
 689         return dma_addr;
 690 }
 691
 692 size_t swiotlb_max_mapping_size(struct device *dev)
 693 {
 694         return ((size_t)1 << IO_TLB_SHIFT) * IO_TLB_SEGSIZE;
 695 }
 696
 697 bool is_swiotlb_active(void)
 698 {
 699         /*
 700          * When SWIOTLB is initialized, even if io_tlb_start points to physical
 701          * address zero, io_tlb_end surely doesn't.
 702          */
 703         return io_tlb_end != 0;
 704 }
 705
 706 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
 707
 708 static int __init swiotlb_create_debugfs(void)
 709 {
 710         struct dentry *root;
 711
 712         root = debugfs_create_dir("swiotlb", NULL);
 713         debugfs_create_ulong("io_tlb_nslabs", 0400, root, &io_tlb_nslabs);
 714         debugfs_create_ulong("io_tlb_used", 0400, root, &io_tlb_used);
 715         return 0;
 716 }
 717
 718 late_initcall(swiotlb_create_debugfs);
 719
 720 #endif