Merge commit '81fd23e2b3ccf71c807e671444e8accaba98ca53' of https://git.pengutronix...
[linux-2.6-microblaze.git] / Documentation / core-api / dma-api.rst
1 ============================================
2 Dynamic DMA mapping using the generic device
3 ============================================
4
5 :Author: James E.J. Bottomley <James.Bottomley@HansenPartnership.com>
6
7 This document describes the DMA API.  For a more gentle introduction
8 of the API (and actual examples), see Documentation/core-api/dma-api-howto.rst.
9
10 This API is split into two pieces.  Part I describes the basic API.
11 Part II describes extensions for supporting non-consistent memory
12 machines.  Unless you know that your driver absolutely has to support
13 non-consistent platforms (this is usually only legacy platforms) you
14 should only use the API described in part I.
15
16 Part I - dma_API
17 ----------------
18
19 To get the dma_API, you must #include <linux/dma-mapping.h>.  This
20 provides dma_addr_t and the interfaces described below.
21
22 A dma_addr_t can hold any valid DMA address for the platform.  It can be
23 given to a device to use as a DMA source or target.  A CPU cannot reference
24 a dma_addr_t directly because there may be translation between its physical
25 address space and the DMA address space.
26
27 Part Ia - Using large DMA-coherent buffers
28 ------------------------------------------
29
30 ::
31
32         void *
33         dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
34                            dma_addr_t *dma_handle, gfp_t flag)
35
36 Consistent memory is memory for which a write by either the device or
37 the processor can immediately be read by the processor or device
38 without having to worry about caching effects.  (You may however need
39 to make sure to flush the processor's write buffers before telling
40 devices to read that memory.)
41
42 This routine allocates a region of <size> bytes of consistent memory.
43
44 It returns a pointer to the allocated region (in the processor's virtual
45 address space) or NULL if the allocation failed.
46
47 It also returns a <dma_handle> which may be cast to an unsigned integer the
48 same width as the bus and given to the device as the DMA address base of
49 the region.
50
51 Note: consistent memory can be expensive on some platforms, and the
52 minimum allocation length may be as big as a page, so you should
53 consolidate your requests for consistent memory as much as possible.
54 The simplest way to do that is to use the dma_pool calls (see below).
55
56 The flag parameter (dma_alloc_coherent() only) allows the caller to
57 specify the ``GFP_`` flags (see kmalloc()) for the allocation (the
58 implementation may choose to ignore flags that affect the location of
59 the returned memory, like GFP_DMA).
60
61 ::
62
63         void
64         dma_free_coherent(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
65                           dma_addr_t dma_handle)
66
67 Free a region of consistent memory you previously allocated.  dev,
68 size and dma_handle must all be the same as those passed into
69 dma_alloc_coherent().  cpu_addr must be the virtual address returned by
70 the dma_alloc_coherent().
71
72 Note that unlike their sibling allocation calls, these routines
73 may only be called with IRQs enabled.
74
75
76 Part Ib - Using small DMA-coherent buffers
77 ------------------------------------------
78
79 To get this part of the dma_API, you must #include <linux/dmapool.h>
80
81 Many drivers need lots of small DMA-coherent memory regions for DMA
82 descriptors or I/O buffers.  Rather than allocating in units of a page
83 or more using dma_alloc_coherent(), you can use DMA pools.  These work
84 much like a struct kmem_cache, except that they use the DMA-coherent allocator,
85 not __get_free_pages().  Also, they understand common hardware constraints
86 for alignment, like queue heads needing to be aligned on N-byte boundaries.
87
88
89 ::
90
91         struct dma_pool *
92         dma_pool_create(const char *name, struct device *dev,
93                         size_t size, size_t align, size_t alloc);
94
95 dma_pool_create() initializes a pool of DMA-coherent buffers
96 for use with a given device.  It must be called in a context which
97 can sleep.
98
99 The "name" is for diagnostics (like a struct kmem_cache name); dev and size
100 are like what you'd pass to dma_alloc_coherent().  The device's hardware
101 alignment requirement for this type of data is "align" (which is expressed
102 in bytes, and must be a power of two).  If your device has no boundary
103 crossing restrictions, pass 0 for alloc; passing 4096 says memory allocated
104 from this pool must not cross 4KByte boundaries.
105
106 ::
107
108         void *
109         dma_pool_zalloc(struct dma_pool *pool, gfp_t mem_flags,
110                         dma_addr_t *handle)
111
112 Wraps dma_pool_alloc() and also zeroes the returned memory if the
113 allocation attempt succeeded.
114
115
116 ::
117
118         void *
119         dma_pool_alloc(struct dma_pool *pool, gfp_t gfp_flags,
120                        dma_addr_t *dma_handle);
121
122 This allocates memory from the pool; the returned memory will meet the
123 size and alignment requirements specified at creation time.  Pass
124 GFP_ATOMIC to prevent blocking, or if it's permitted (not
125 in_interrupt, not holding SMP locks), pass GFP_KERNEL to allow
126 blocking.  Like dma_alloc_coherent(), this returns two values:  an
127 address usable by the CPU, and the DMA address usable by the pool's
128 device.
129
130 ::
131
132         void
133         dma_pool_free(struct dma_pool *pool, void *vaddr,
134                       dma_addr_t addr);
135
136 This puts memory back into the pool.  The pool is what was passed to
137 dma_pool_alloc(); the CPU (vaddr) and DMA addresses are what
138 were returned when that routine allocated the memory being freed.
139
140 ::
141
142         void
143         dma_pool_destroy(struct dma_pool *pool);
144
145 dma_pool_destroy() frees the resources of the pool.  It must be
146 called in a context which can sleep.  Make sure you've freed all allocated
147 memory back to the pool before you destroy it.
148
149
150 Part Ic - DMA addressing limitations
151 ------------------------------------
152
153 ::
154
155         int
156         dma_set_mask_and_coherent(struct device *dev, u64 mask)
157
158 Checks to see if the mask is possible and updates the device
159 streaming and coherent DMA mask parameters if it is.
160
161 Returns: 0 if successful and a negative error if not.
162
163 ::
164
165         int
166         dma_set_mask(struct device *dev, u64 mask)
167
168 Checks to see if the mask is possible and updates the device
169 parameters if it is.
170
171 Returns: 0 if successful and a negative error if not.
172
173 ::
174
175         int
176         dma_set_coherent_mask(struct device *dev, u64 mask)
177
178 Checks to see if the mask is possible and updates the device
179 parameters if it is.
180
181 Returns: 0 if successful and a negative error if not.
182
183 ::
184
185         u64
186         dma_get_required_mask(struct device *dev)
187
188 This API returns the mask that the platform requires to
189 operate efficiently.  Usually this means the returned mask
190 is the minimum required to cover all of memory.  Examining the
191 required mask gives drivers with variable descriptor sizes the
192 opportunity to use smaller descriptors as necessary.
193
194 Requesting the required mask does not alter the current mask.  If you
195 wish to take advantage of it, you should issue a dma_set_mask()
196 call to set the mask to the value returned.
197
198 ::
199
200         size_t
201         dma_max_mapping_size(struct device *dev);
202
203 Returns the maximum size of a mapping for the device. The size parameter
204 of the mapping functions like dma_map_single(), dma_map_page() and
205 others should not be larger than the returned value.
206
207 ::
208
209         bool
210         dma_need_sync(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr);
211
212 Returns %true if dma_sync_single_for_{device,cpu} calls are required to
213 transfer memory ownership.  Returns %false if those calls can be skipped.
214
215 ::
216
217         unsigned long
218         dma_get_merge_boundary(struct device *dev);
219
220 Returns the DMA merge boundary. If the device cannot merge any the DMA address
221 segments, the function returns 0.
222
223 Part Id - Streaming DMA mappings
224 --------------------------------
225
226 ::
227
228         dma_addr_t
229         dma_map_single(struct device *dev, void *cpu_addr, size_t size,
230                        enum dma_data_direction direction)
231
232 Maps a piece of processor virtual memory so it can be accessed by the
233 device and returns the DMA address of the memory.
234
235 The direction for both APIs may be converted freely by casting.
236 However the dma_API uses a strongly typed enumerator for its
237 direction:
238
239 ======================= =============================================
240 DMA_NONE                no direction (used for debugging)
241 DMA_TO_DEVICE           data is going from the memory to the device
242 DMA_FROM_DEVICE         data is coming from the device to the memory
243 DMA_BIDIRECTIONAL       direction isn't known
244 ======================= =============================================
245
246 .. note::
247
248         Not all memory regions in a machine can be mapped by this API.
249         Further, contiguous kernel virtual space may not be contiguous as
250         physical memory.  Since this API does not provide any scatter/gather
251         capability, it will fail if the user tries to map a non-physically
252         contiguous piece of memory.  For this reason, memory to be mapped by
253         this API should be obtained from sources which guarantee it to be
254         physically contiguous (like kmalloc).
255
256         Further, the DMA address of the memory must be within the
257         dma_mask of the device (the dma_mask is a bit mask of the
258         addressable region for the device, i.e., if the DMA address of
259         the memory ANDed with the dma_mask is still equal to the DMA
260         address, then the device can perform DMA to the memory).  To
261         ensure that the memory allocated by kmalloc is within the dma_mask,
262         the driver may specify various platform-dependent flags to restrict
263         the DMA address range of the allocation (e.g., on x86, GFP_DMA
264         guarantees to be within the first 16MB of available DMA addresses,
265         as required by ISA devices).
266
267         Note also that the above constraints on physical contiguity and
268         dma_mask may not apply if the platform has an IOMMU (a device which
269         maps an I/O DMA address to a physical memory address).  However, to be
270         portable, device driver writers may *not* assume that such an IOMMU
271         exists.
272
273 .. warning::
274
275         Memory coherency operates at a granularity called the cache
276         line width.  In order for memory mapped by this API to operate
277         correctly, the mapped region must begin exactly on a cache line
278         boundary and end exactly on one (to prevent two separately mapped
279         regions from sharing a single cache line).  Since the cache line size
280         may not be known at compile time, the API will not enforce this
281         requirement.  Therefore, it is recommended that driver writers who
282         don't take special care to determine the cache line size at run time
283         only map virtual regions that begin and end on page boundaries (which
284         are guaranteed also to be cache line boundaries).
285
286         DMA_TO_DEVICE synchronisation must be done after the last modification
287         of the memory region by the software and before it is handed off to
288         the device.  Once this primitive is used, memory covered by this
289         primitive should be treated as read-only by the device.  If the device
290         may write to it at any point, it should be DMA_BIDIRECTIONAL (see
291         below).
292
293         DMA_FROM_DEVICE synchronisation must be done before the driver
294         accesses data that may be changed by the device.  This memory should
295         be treated as read-only by the driver.  If the driver needs to write
296         to it at any point, it should be DMA_BIDIRECTIONAL (see below).
297
298         DMA_BIDIRECTIONAL requires special handling: it means that the driver
299         isn't sure if the memory was modified before being handed off to the
300         device and also isn't sure if the device will also modify it.  Thus,
301         you must always sync bidirectional memory twice: once before the
302         memory is handed off to the device (to make sure all memory changes
303         are flushed from the processor) and once before the data may be
304         accessed after being used by the device (to make sure any processor
305         cache lines are updated with data that the device may have changed).
306
307 ::
308
309         void
310         dma_unmap_single(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
311                          enum dma_data_direction direction)
312
313 Unmaps the region previously mapped.  All the parameters passed in
314 must be identical to those passed in (and returned) by the mapping
315 API.
316
317 ::
318
319         dma_addr_t
320         dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
321                      unsigned long offset, size_t size,
322                      enum dma_data_direction direction)
323
324         void
325         dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t dma_address, size_t size,
326                        enum dma_data_direction direction)
327
328 API for mapping and unmapping for pages.  All the notes and warnings
329 for the other mapping APIs apply here.  Also, although the <offset>
330 and <size> parameters are provided to do partial page mapping, it is
331 recommended that you never use these unless you really know what the
332 cache width is.
333
334 ::
335
336         dma_addr_t
337         dma_map_resource(struct device *dev, phys_addr_t phys_addr, size_t size,
338                          enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
339
340         void
341         dma_unmap_resource(struct device *dev, dma_addr_t addr, size_t size,
342                            enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
343
344 API for mapping and unmapping for MMIO resources. All the notes and
345 warnings for the other mapping APIs apply here. The API should only be
346 used to map device MMIO resources, mapping of RAM is not permitted.
347
348 ::
349
350         int
351         dma_mapping_error(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr)
352
353 In some circumstances dma_map_single(), dma_map_page() and dma_map_resource()
354 will fail to create a mapping. A driver can check for these errors by testing
355 the returned DMA address with dma_mapping_error(). A non-zero return value
356 means the mapping could not be created and the driver should take appropriate
357 action (e.g. reduce current DMA mapping usage or delay and try again later).
358
359 ::
360
361         int
362         dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
363                    int nents, enum dma_data_direction direction)
364
365 Returns: the number of DMA address segments mapped (this may be shorter
366 than <nents> passed in if some elements of the scatter/gather list are
367 physically or virtually adjacent and an IOMMU maps them with a single
368 entry).
369
370 Please note that the sg cannot be mapped again if it has been mapped once.
371 The mapping process is allowed to destroy information in the sg.
372
373 As with the other mapping interfaces, dma_map_sg() can fail. When it
374 does, 0 is returned and a driver must take appropriate action. It is
375 critical that the driver do something, in the case of a block driver
376 aborting the request or even oopsing is better than doing nothing and
377 corrupting the filesystem.
378
379 With scatterlists, you use the resulting mapping like this::
380
381         int i, count = dma_map_sg(dev, sglist, nents, direction);
382         struct scatterlist *sg;
383
384         for_each_sg(sglist, sg, count, i) {
385                 hw_address[i] = sg_dma_address(sg);
386                 hw_len[i] = sg_dma_len(sg);
387         }
388
389 where nents is the number of entries in the sglist.
390
391 The implementation is free to merge several consecutive sglist entries
392 into one (e.g. with an IOMMU, or if several pages just happen to be
393 physically contiguous) and returns the actual number of sg entries it
394 mapped them to. On failure 0, is returned.
395
396 Then you should loop count times (note: this can be less than nents times)
397 and use sg_dma_address() and sg_dma_len() macros where you previously
398 accessed sg->address and sg->length as shown above.
399
400 ::
401
402         void
403         dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
404                      int nents, enum dma_data_direction direction)
405
406 Unmap the previously mapped scatter/gather list.  All the parameters
407 must be the same as those and passed in to the scatter/gather mapping
408 API.
409
410 Note: <nents> must be the number you passed in, *not* the number of
411 DMA address entries returned.
412
413 ::
414
415         void
416         dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
417                                 size_t size,
418                                 enum dma_data_direction direction)
419
420         void
421         dma_sync_single_for_device(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
422                                    size_t size,
423                                    enum dma_data_direction direction)
424
425         void
426         dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
427                             int nents,
428                             enum dma_data_direction direction)
429
430         void
431         dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
432                                int nents,
433                                enum dma_data_direction direction)
434
435 Synchronise a single contiguous or scatter/gather mapping for the CPU
436 and device. With the sync_sg API, all the parameters must be the same
437 as those passed into the single mapping API. With the sync_single API,
438 you can use dma_handle and size parameters that aren't identical to
439 those passed into the single mapping API to do a partial sync.
440
441
442 .. note::
443
444    You must do this:
445
446    - Before reading values that have been written by DMA from the device
447      (use the DMA_FROM_DEVICE direction)
448    - After writing values that will be written to the device using DMA
449      (use the DMA_TO_DEVICE) direction
450    - before *and* after handing memory to the device if the memory is
451      DMA_BIDIRECTIONAL
452
453 See also dma_map_single().
454
455 ::
456
457         dma_addr_t
458         dma_map_single_attrs(struct device *dev, void *cpu_addr, size_t size,
459                              enum dma_data_direction dir,
460                              unsigned long attrs)
461
462         void
463         dma_unmap_single_attrs(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr,
464                                size_t size, enum dma_data_direction dir,
465                                unsigned long attrs)
466
467         int
468         dma_map_sg_attrs(struct device *dev, struct scatterlist *sgl,
469                          int nents, enum dma_data_direction dir,
470                          unsigned long attrs)
471
472         void
473         dma_unmap_sg_attrs(struct device *dev, struct scatterlist *sgl,
474                            int nents, enum dma_data_direction dir,
475                            unsigned long attrs)
476
477 The four functions above are just like the counterpart functions
478 without the _attrs suffixes, except that they pass an optional
479 dma_attrs.
480
481 The interpretation of DMA attributes is architecture-specific, and
482 each attribute should be documented in
483 Documentation/core-api/dma-attributes.rst.
484
485 If dma_attrs are 0, the semantics of each of these functions
486 is identical to those of the corresponding function
487 without the _attrs suffix. As a result dma_map_single_attrs()
488 can generally replace dma_map_single(), etc.
489
490 As an example of the use of the ``*_attrs`` functions, here's how
491 you could pass an attribute DMA_ATTR_FOO when mapping memory
492 for DMA::
493
494         #include <linux/dma-mapping.h>
495         /* DMA_ATTR_FOO should be defined in linux/dma-mapping.h and
496         * documented in Documentation/core-api/dma-attributes.rst */
497         ...
498
499                 unsigned long attr;
500                 attr |= DMA_ATTR_FOO;
501                 ....
502                 n = dma_map_sg_attrs(dev, sg, nents, DMA_TO_DEVICE, attr);
503                 ....
504
505 Architectures that care about DMA_ATTR_FOO would check for its
506 presence in their implementations of the mapping and unmapping
507 routines, e.g.:::
508
509         void whizco_dma_map_sg_attrs(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr,
510                                      size_t size, enum dma_data_direction dir,
511                                      unsigned long attrs)
512         {
513                 ....
514                 if (attrs & DMA_ATTR_FOO)
515                         /* twizzle the frobnozzle */
516                 ....
517         }
518
519
520 Part II - Non-coherent DMA allocations
521 --------------------------------------
522
523 These APIs allow to allocate pages that are guaranteed to be DMA addressable
524 by the passed in device, but which need explicit management of memory ownership
525 for the kernel vs the device.
526
527 If you don't understand how cache line coherency works between a processor and
528 an I/O device, you should not be using this part of the API.
529
530 ::
531
532         struct page *
533         dma_alloc_pages(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle,
534                         enum dma_data_direction dir, gfp_t gfp)
535
536 This routine allocates a region of <size> bytes of non-coherent memory.  It
537 returns a pointer to first struct page for the region, or NULL if the
538 allocation failed. The resulting struct page can be used for everything a
539 struct page is suitable for.
540
541 It also returns a <dma_handle> which may be cast to an unsigned integer the
542 same width as the bus and given to the device as the DMA address base of
543 the region.
544
545 The dir parameter specified if data is read and/or written by the device,
546 see dma_map_single() for details.
547
548 The gfp parameter allows the caller to specify the ``GFP_`` flags (see
549 kmalloc()) for the allocation, but rejects flags used to specify a memory
550 zone such as GFP_DMA or GFP_HIGHMEM.
551
552 Before giving the memory to the device, dma_sync_single_for_device() needs
553 to be called, and before reading memory written by the device,
554 dma_sync_single_for_cpu(), just like for streaming DMA mappings that are
555 reused.
556
557 ::
558
559         void
560         dma_free_pages(struct device *dev, size_t size, struct page *page,
561                         dma_addr_t dma_handle, enum dma_data_direction dir)
562
563 Free a region of memory previously allocated using dma_alloc_pages().
564 dev, size, dma_handle and dir must all be the same as those passed into
565 dma_alloc_pages().  page must be the pointer returned by dma_alloc_pages().
566
567 ::
568
569         int
570         dma_mmap_pages(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
571                        size_t size, struct page *page)
572
573 Map an allocation returned from dma_alloc_pages() into a user address space.
574 dev and size must be the same as those passed into dma_alloc_pages().
575 page must be the pointer returned by dma_alloc_pages().
576
577 ::
578
579         void *
580         dma_alloc_noncoherent(struct device *dev, size_t size,
581                         dma_addr_t *dma_handle, enum dma_data_direction dir,
582                         gfp_t gfp)
583
584 This routine is a convenient wrapper around dma_alloc_pages that returns the
585 kernel virtual address for the allocated memory instead of the page structure.
586
587 ::
588
589         void
590         dma_free_noncoherent(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
591                         dma_addr_t dma_handle, enum dma_data_direction dir)
592
593 Free a region of memory previously allocated using dma_alloc_noncoherent().
594 dev, size, dma_handle and dir must all be the same as those passed into
595 dma_alloc_noncoherent().  cpu_addr must be the virtual address returned by
596 dma_alloc_noncoherent().
597
598 ::
599
600         struct sg_table *
601         dma_alloc_noncontiguous(struct device *dev, size_t size,
602                                 enum dma_data_direction dir, gfp_t gfp,
603                                 unsigned long attrs);
604
605 This routine allocates  <size> bytes of non-coherent and possibly non-contiguous
606 memory.  It returns a pointer to struct sg_table that describes the allocated
607 and DMA mapped memory, or NULL if the allocation failed. The resulting memory
608 can be used for struct page mapped into a scatterlist are suitable for.
609
610 The return sg_table is guaranteed to have 1 single DMA mapped segment as
611 indicated by sgt->nents, but it might have multiple CPU side segments as
612 indicated by sgt->orig_nents.
613
614 The dir parameter specified if data is read and/or written by the device,
615 see dma_map_single() for details.
616
617 The gfp parameter allows the caller to specify the ``GFP_`` flags (see
618 kmalloc()) for the allocation, but rejects flags used to specify a memory
619 zone such as GFP_DMA or GFP_HIGHMEM.
620
621 The attrs argument must be either 0 or DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES.
622
623 Before giving the memory to the device, dma_sync_sgtable_for_device() needs
624 to be called, and before reading memory written by the device,
625 dma_sync_sgtable_for_cpu(), just like for streaming DMA mappings that are
626 reused.
627
628 ::
629
630         void
631         dma_free_noncontiguous(struct device *dev, size_t size,
632                                struct sg_table *sgt,
633                                enum dma_data_direction dir)
634
635 Free memory previously allocated using dma_alloc_noncontiguous().  dev, size,
636 and dir must all be the same as those passed into dma_alloc_noncontiguous().
637 sgt must be the pointer returned by dma_alloc_noncontiguous().
638
639 ::
640
641         void *
642         dma_vmap_noncontiguous(struct device *dev, size_t size,
643                 struct sg_table *sgt)
644
645 Return a contiguous kernel mapping for an allocation returned from
646 dma_alloc_noncontiguous().  dev and size must be the same as those passed into
647 dma_alloc_noncontiguous().  sgt must be the pointer returned by
648 dma_alloc_noncontiguous().
649
650 Once a non-contiguous allocation is mapped using this function, the
651 flush_kernel_vmap_range() and invalidate_kernel_vmap_range() APIs must be used
652 to manage the coherency between the kernel mapping, the device and user space
653 mappings (if any).
654
655 ::
656
657         void
658         dma_vunmap_noncontiguous(struct device *dev, void *vaddr)
659
660 Unmap a kernel mapping returned by dma_vmap_noncontiguous().  dev must be the
661 same the one passed into dma_alloc_noncontiguous().  vaddr must be the pointer
662 returned by dma_vmap_noncontiguous().
663
664
665 ::
666
667         int
668         dma_mmap_noncontiguous(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
669                                size_t size, struct sg_table *sgt)
670
671 Map an allocation returned from dma_alloc_noncontiguous() into a user address
672 space.  dev and size must be the same as those passed into
673 dma_alloc_noncontiguous().  sgt must be the pointer returned by
674 dma_alloc_noncontiguous().
675
676 ::
677
678         int
679         dma_get_cache_alignment(void)
680
681 Returns the processor cache alignment.  This is the absolute minimum
682 alignment *and* width that you must observe when either mapping
683 memory or doing partial flushes.
684
685 .. note::
686
687         This API may return a number *larger* than the actual cache
688         line, but it will guarantee that one or more cache lines fit exactly
689         into the width returned by this call.  It will also always be a power
690         of two for easy alignment.
691
692
693 Part III - Debug drivers use of the DMA-API
694 -------------------------------------------
695
696 The DMA-API as described above has some constraints. DMA addresses must be
697 released with the corresponding function with the same size for example. With
698 the advent of hardware IOMMUs it becomes more and more important that drivers
699 do not violate those constraints. In the worst case such a violation can
700 result in data corruption up to destroyed filesystems.
701
702 To debug drivers and find bugs in the usage of the DMA-API checking code can
703 be compiled into the kernel which will tell the developer about those
704 violations. If your architecture supports it you can select the "Enable
705 debugging of DMA-API usage" option in your kernel configuration. Enabling this
706 option has a performance impact. Do not enable it in production kernels.
707
708 If you boot the resulting kernel will contain code which does some bookkeeping
709 about what DMA memory was allocated for which device. If this code detects an
710 error it prints a warning message with some details into your kernel log. An
711 example warning message may look like this::
712
713         WARNING: at /data2/repos/linux-2.6-iommu/lib/dma-debug.c:448
714                 check_unmap+0x203/0x490()
715         Hardware name:
716         forcedeth 0000:00:08.0: DMA-API: device driver frees DMA memory with wrong
717                 function [device address=0x00000000640444be] [size=66 bytes] [mapped as
718         single] [unmapped as page]
719         Modules linked in: nfsd exportfs bridge stp llc r8169
720         Pid: 0, comm: swapper Tainted: G        W  2.6.28-dmatest-09289-g8bb99c0 #1
721         Call Trace:
722         <IRQ>  [<ffffffff80240b22>] warn_slowpath+0xf2/0x130
723         [<ffffffff80647b70>] _spin_unlock+0x10/0x30
724         [<ffffffff80537e75>] usb_hcd_link_urb_to_ep+0x75/0xc0
725         [<ffffffff80647c22>] _spin_unlock_irqrestore+0x12/0x40
726         [<ffffffff8055347f>] ohci_urb_enqueue+0x19f/0x7c0
727         [<ffffffff80252f96>] queue_work+0x56/0x60
728         [<ffffffff80237e10>] enqueue_task_fair+0x20/0x50
729         [<ffffffff80539279>] usb_hcd_submit_urb+0x379/0xbc0
730         [<ffffffff803b78c3>] cpumask_next_and+0x23/0x40
731         [<ffffffff80235177>] find_busiest_group+0x207/0x8a0
732         [<ffffffff8064784f>] _spin_lock_irqsave+0x1f/0x50
733         [<ffffffff803c7ea3>] check_unmap+0x203/0x490
734         [<ffffffff803c8259>] debug_dma_unmap_page+0x49/0x50
735         [<ffffffff80485f26>] nv_tx_done_optimized+0xc6/0x2c0
736         [<ffffffff80486c13>] nv_nic_irq_optimized+0x73/0x2b0
737         [<ffffffff8026df84>] handle_IRQ_event+0x34/0x70
738         [<ffffffff8026ffe9>] handle_edge_irq+0xc9/0x150
739         [<ffffffff8020e3ab>] do_IRQ+0xcb/0x1c0
740         [<ffffffff8020c093>] ret_from_intr+0x0/0xa
741         <EOI> <4>---[ end trace f6435a98e2a38c0e ]---
742
743 The driver developer can find the driver and the device including a stacktrace
744 of the DMA-API call which caused this warning.
745
746 Per default only the first error will result in a warning message. All other
747 errors will only silently counted. This limitation exist to prevent the code
748 from flooding your kernel log. To support debugging a device driver this can
749 be disabled via debugfs. See the debugfs interface documentation below for
750 details.
751
752 The debugfs directory for the DMA-API debugging code is called dma-api/. In
753 this directory the following files can currently be found:
754
755 =============================== ===============================================
756 dma-api/all_errors              This file contains a numeric value. If this
757                                 value is not equal to zero the debugging code
758                                 will print a warning for every error it finds
759                                 into the kernel log. Be careful with this
760                                 option, as it can easily flood your logs.
761
762 dma-api/disabled                This read-only file contains the character 'Y'
763                                 if the debugging code is disabled. This can
764                                 happen when it runs out of memory or if it was
765                                 disabled at boot time
766
767 dma-api/dump                    This read-only file contains current DMA
768                                 mappings.
769
770 dma-api/error_count             This file is read-only and shows the total
771                                 numbers of errors found.
772
773 dma-api/num_errors              The number in this file shows how many
774                                 warnings will be printed to the kernel log
775                                 before it stops. This number is initialized to
776                                 one at system boot and be set by writing into
777                                 this file
778
779 dma-api/min_free_entries        This read-only file can be read to get the
780                                 minimum number of free dma_debug_entries the
781                                 allocator has ever seen. If this value goes
782                                 down to zero the code will attempt to increase
783                                 nr_total_entries to compensate.
784
785 dma-api/num_free_entries        The current number of free dma_debug_entries
786                                 in the allocator.
787
788 dma-api/nr_total_entries        The total number of dma_debug_entries in the
789                                 allocator, both free and used.
790
791 dma-api/driver_filter           You can write a name of a driver into this file
792                                 to limit the debug output to requests from that
793                                 particular driver. Write an empty string to
794                                 that file to disable the filter and see
795                                 all errors again.
796 =============================== ===============================================
797
798 If you have this code compiled into your kernel it will be enabled by default.
799 If you want to boot without the bookkeeping anyway you can provide
800 'dma_debug=off' as a boot parameter. This will disable DMA-API debugging.
801 Notice that you can not enable it again at runtime. You have to reboot to do
802 so.
803
804 If you want to see debug messages only for a special device driver you can
805 specify the dma_debug_driver=<drivername> parameter. This will enable the
806 driver filter at boot time. The debug code will only print errors for that
807 driver afterwards. This filter can be disabled or changed later using debugfs.
808
809 When the code disables itself at runtime this is most likely because it ran
810 out of dma_debug_entries and was unable to allocate more on-demand. 65536
811 entries are preallocated at boot - if this is too low for you boot with
812 'dma_debug_entries=<your_desired_number>' to overwrite the default. Note
813 that the code allocates entries in batches, so the exact number of
814 preallocated entries may be greater than the actual number requested. The
815 code will print to the kernel log each time it has dynamically allocated
816 as many entries as were initially preallocated. This is to indicate that a
817 larger preallocation size may be appropriate, or if it happens continually
818 that a driver may be leaking mappings.
819
820 ::
821
822         void
823         debug_dma_mapping_error(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr);
824
825 dma-debug interface debug_dma_mapping_error() to debug drivers that fail
826 to check DMA mapping errors on addresses returned by dma_map_single() and
827 dma_map_page() interfaces. This interface clears a flag set by
828 debug_dma_map_page() to indicate that dma_mapping_error() has been called by
829 the driver. When driver does unmap, debug_dma_unmap() checks the flag and if
830 this flag is still set, prints warning message that includes call trace that
831 leads up to the unmap. This interface can be called from dma_mapping_error()
832 routines to enable DMA mapping error check debugging.