Merge tag 'fixes-v5.11' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/brauner...
[linux-2.6-microblaze.git] / arch / arm / mm / dma-mapping.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
4  *
5  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
6  *
7  *  DMA uncached mapping support.
8  */
9 #include <linux/module.h>
10 #include <linux/mm.h>
11 #include <linux/genalloc.h>
12 #include <linux/gfp.h>
13 #include <linux/errno.h>
14 #include <linux/list.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/device.h>
17 #include <linux/dma-direct.h>
18 #include <linux/dma-map-ops.h>
19 #include <linux/highmem.h>
20 #include <linux/memblock.h>
21 #include <linux/slab.h>
22 #include <linux/iommu.h>
23 #include <linux/io.h>
24 #include <linux/vmalloc.h>
25 #include <linux/sizes.h>
26 #include <linux/cma.h>
27
28 #include <asm/memory.h>
29 #include <asm/highmem.h>
30 #include <asm/cacheflush.h>
31 #include <asm/tlbflush.h>
32 #include <asm/mach/arch.h>
33 #include <asm/dma-iommu.h>
34 #include <asm/mach/map.h>
35 #include <asm/system_info.h>
36 #include <xen/swiotlb-xen.h>
37
38 #include "dma.h"
39 #include "mm.h"
40
41 struct arm_dma_alloc_args {
42         struct device *dev;
43         size_t size;
44         gfp_t gfp;
45         pgprot_t prot;
46         const void *caller;
47         bool want_vaddr;
48         int coherent_flag;
49 };
50
51 struct arm_dma_free_args {
52         struct device *dev;
53         size_t size;
54         void *cpu_addr;
55         struct page *page;
56         bool want_vaddr;
57 };
58
59 #define NORMAL      0
60 #define COHERENT    1
61
62 struct arm_dma_allocator {
63         void *(*alloc)(struct arm_dma_alloc_args *args,
64                        struct page **ret_page);
65         void (*free)(struct arm_dma_free_args *args);
66 };
67
68 struct arm_dma_buffer {
69         struct list_head list;
70         void *virt;
71         struct arm_dma_allocator *allocator;
72 };
73
74 static LIST_HEAD(arm_dma_bufs);
75 static DEFINE_SPINLOCK(arm_dma_bufs_lock);
76
77 static struct arm_dma_buffer *arm_dma_buffer_find(void *virt)
78 {
79         struct arm_dma_buffer *buf, *found = NULL;
80         unsigned long flags;
81
82         spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
83         list_for_each_entry(buf, &arm_dma_bufs, list) {
84                 if (buf->virt == virt) {
85                         list_del(&buf->list);
86                         found = buf;
87                         break;
88                 }
89         }
90         spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
91         return found;
92 }
93
94 /*
95  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
96  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
97  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
98  * represent the transitions between these two ownership states.
99  *
100  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
101  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
102  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
103  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
104  *
105  */
106 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
107                 size_t, enum dma_data_direction);
108 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
109                 size_t, enum dma_data_direction);
110
111 /**
112  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
113  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
114  * @page: page that buffer resides in
115  * @offset: offset into page for start of buffer
116  * @size: size of buffer to map
117  * @dir: DMA transfer direction
118  *
119  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
120  * or written back.
121  *
122  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
123  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
124  */
125 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
126              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
127              unsigned long attrs)
128 {
129         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
130                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
131         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
132 }
133
134 static dma_addr_t arm_coherent_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
135              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
136              unsigned long attrs)
137 {
138         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
139 }
140
141 /**
142  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
143  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
144  * @handle: DMA address of buffer
145  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
146  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
147  *
148  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
149  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
150  * All other usages are undefined.
151  *
152  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
153  * whatever the device wrote there.
154  */
155 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
156                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
157 {
158         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
159                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
160                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
161 }
162
163 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
164                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
165 {
166         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
167         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
168         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
169 }
170
171 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
172                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
173 {
174         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
175         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
176         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
177 }
178
179 /*
180  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
181  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
182  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
183  * to this function.
184  */
185 static int arm_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
186 {
187         unsigned long max_dma_pfn = min(max_pfn - 1, arm_dma_pfn_limit);
188
189         /*
190          * Translate the device's DMA mask to a PFN limit.  This
191          * PFN number includes the page which we can DMA to.
192          */
193         return dma_to_pfn(dev, mask) >= max_dma_pfn;
194 }
195
196 const struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
197         .alloc                  = arm_dma_alloc,
198         .free                   = arm_dma_free,
199         .alloc_pages            = dma_direct_alloc_pages,
200         .free_pages             = dma_direct_free_pages,
201         .mmap                   = arm_dma_mmap,
202         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
203         .map_page               = arm_dma_map_page,
204         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
205         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
206         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
207         .map_resource           = dma_direct_map_resource,
208         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
209         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
210         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
211         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
212         .dma_supported          = arm_dma_supported,
213         .get_required_mask      = dma_direct_get_required_mask,
214 };
215 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
216
217 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
218         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs);
219 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
220                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs);
221 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
222                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
223                  unsigned long attrs);
224
225 const struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
226         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
227         .free                   = arm_coherent_dma_free,
228         .alloc_pages            = dma_direct_alloc_pages,
229         .free_pages             = dma_direct_free_pages,
230         .mmap                   = arm_coherent_dma_mmap,
231         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
232         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
233         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
234         .map_resource           = dma_direct_map_resource,
235         .dma_supported          = arm_dma_supported,
236         .get_required_mask      = dma_direct_get_required_mask,
237 };
238 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
239
240 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size, int coherent_flag)
241 {
242         /*
243          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
244          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
245          */
246         if (PageHighMem(page)) {
247                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
248                 phys_addr_t end = base + size;
249                 while (size > 0) {
250                         void *ptr = kmap_atomic(page);
251                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
252                         if (coherent_flag != COHERENT)
253                                 dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
254                         kunmap_atomic(ptr);
255                         page++;
256                         size -= PAGE_SIZE;
257                 }
258                 if (coherent_flag != COHERENT)
259                         outer_flush_range(base, end);
260         } else {
261                 void *ptr = page_address(page);
262                 memset(ptr, 0, size);
263                 if (coherent_flag != COHERENT) {
264                         dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
265                         outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
266                 }
267         }
268 }
269
270 /*
271  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
272  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
273  */
274 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
275                                        gfp_t gfp, int coherent_flag)
276 {
277         unsigned long order = get_order(size);
278         struct page *page, *p, *e;
279
280         page = alloc_pages(gfp, order);
281         if (!page)
282                 return NULL;
283
284         /*
285          * Now split the huge page and free the excess pages
286          */
287         split_page(page, order);
288         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
289                 __free_page(p);
290
291         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
292
293         return page;
294 }
295
296 /*
297  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
298  */
299 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
300 {
301         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
302
303         while (page < e) {
304                 __free_page(page);
305                 page++;
306         }
307 }
308
309 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
310                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
311                                      const void *caller, bool want_vaddr,
312                                      int coherent_flag, gfp_t gfp);
313
314 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
315                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
316                                  const void *caller, bool want_vaddr);
317
318 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
319 static struct gen_pool *atomic_pool __ro_after_init;
320
321 static size_t atomic_pool_size __initdata = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE;
322
323 static int __init early_coherent_pool(char *p)
324 {
325         atomic_pool_size = memparse(p, &p);
326         return 0;
327 }
328 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
329
330 /*
331  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
332  */
333 static int __init atomic_pool_init(void)
334 {
335         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(PAGE_KERNEL);
336         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
337         struct page *page;
338         void *ptr;
339
340         atomic_pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, -1);
341         if (!atomic_pool)
342                 goto out;
343         /*
344          * The atomic pool is only used for non-coherent allocations
345          * so we must pass NORMAL for coherent_flag.
346          */
347         if (dev_get_cma_area(NULL))
348                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, atomic_pool_size, prot,
349                                       &page, atomic_pool_init, true, NORMAL,
350                                       GFP_KERNEL);
351         else
352                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, atomic_pool_size, gfp, prot,
353                                            &page, atomic_pool_init, true);
354         if (ptr) {
355                 int ret;
356
357                 ret = gen_pool_add_virt(atomic_pool, (unsigned long)ptr,
358                                         page_to_phys(page),
359                                         atomic_pool_size, -1);
360                 if (ret)
361                         goto destroy_genpool;
362
363                 gen_pool_set_algo(atomic_pool,
364                                 gen_pool_first_fit_order_align,
365                                 NULL);
366                 pr_info("DMA: preallocated %zu KiB pool for atomic coherent allocations\n",
367                        atomic_pool_size / 1024);
368                 return 0;
369         }
370
371 destroy_genpool:
372         gen_pool_destroy(atomic_pool);
373         atomic_pool = NULL;
374 out:
375         pr_err("DMA: failed to allocate %zu KiB pool for atomic coherent allocation\n",
376                atomic_pool_size / 1024);
377         return -ENOMEM;
378 }
379 /*
380  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
381  */
382 postcore_initcall(atomic_pool_init);
383
384 struct dma_contig_early_reserve {
385         phys_addr_t base;
386         unsigned long size;
387 };
388
389 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
390
391 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
392
393 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
394 {
395         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
396         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
397         dma_mmu_remap_num++;
398 }
399
400 void __init dma_contiguous_remap(void)
401 {
402         int i;
403         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
404                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
405                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
406                 struct map_desc map;
407                 unsigned long addr;
408
409                 if (end > arm_lowmem_limit)
410                         end = arm_lowmem_limit;
411                 if (start >= end)
412                         continue;
413
414                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
415                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
416                 map.length = end - start;
417                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
418
419                 /*
420                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
421                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
422                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
423                  *
424                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
425                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
426                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
427                  */
428                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
429                      addr += PMD_SIZE)
430                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
431
432                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
433                                        __phys_to_virt(end));
434
435                 iotable_init(&map, 1);
436         }
437 }
438
439 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, unsigned long addr, void *data)
440 {
441         struct page *page = virt_to_page(addr);
442         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
443
444         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
445         return 0;
446 }
447
448 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
449 {
450         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
451         unsigned end = start + size;
452
453         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
454         flush_tlb_kernel_range(start, end);
455 }
456
457 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
458                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
459                                  const void *caller, bool want_vaddr)
460 {
461         struct page *page;
462         void *ptr = NULL;
463         /*
464          * __alloc_remap_buffer is only called when the device is
465          * non-coherent
466          */
467         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, NORMAL);
468         if (!page)
469                 return NULL;
470         if (!want_vaddr)
471                 goto out;
472
473         ptr = dma_common_contiguous_remap(page, size, prot, caller);
474         if (!ptr) {
475                 __dma_free_buffer(page, size);
476                 return NULL;
477         }
478
479  out:
480         *ret_page = page;
481         return ptr;
482 }
483
484 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
485 {
486         unsigned long val;
487         void *ptr = NULL;
488
489         if (!atomic_pool) {
490                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
491                 return NULL;
492         }
493
494         val = gen_pool_alloc(atomic_pool, size);
495         if (val) {
496                 phys_addr_t phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, val);
497
498                 *ret_page = phys_to_page(phys);
499                 ptr = (void *)val;
500         }
501
502         return ptr;
503 }
504
505 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
506 {
507         return gen_pool_has_addr(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
508 }
509
510 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
511 {
512         if (!__in_atomic_pool(start, size))
513                 return 0;
514
515         gen_pool_free(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
516
517         return 1;
518 }
519
520 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
521                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
522                                      const void *caller, bool want_vaddr,
523                                      int coherent_flag, gfp_t gfp)
524 {
525         unsigned long order = get_order(size);
526         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
527         struct page *page;
528         void *ptr = NULL;
529
530         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order, gfp & __GFP_NOWARN);
531         if (!page)
532                 return NULL;
533
534         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
535
536         if (!want_vaddr)
537                 goto out;
538
539         if (PageHighMem(page)) {
540                 ptr = dma_common_contiguous_remap(page, size, prot, caller);
541                 if (!ptr) {
542                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
543                         return NULL;
544                 }
545         } else {
546                 __dma_remap(page, size, prot);
547                 ptr = page_address(page);
548         }
549
550  out:
551         *ret_page = page;
552         return ptr;
553 }
554
555 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
556                                    void *cpu_addr, size_t size, bool want_vaddr)
557 {
558         if (want_vaddr) {
559                 if (PageHighMem(page))
560                         dma_common_free_remap(cpu_addr, size);
561                 else
562                         __dma_remap(page, size, PAGE_KERNEL);
563         }
564         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
565 }
566
567 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(unsigned long attrs, pgprot_t prot)
568 {
569         prot = (attrs & DMA_ATTR_WRITE_COMBINE) ?
570                         pgprot_writecombine(prot) :
571                         pgprot_dmacoherent(prot);
572         return prot;
573 }
574
575 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
576                                    struct page **ret_page)
577 {
578         struct page *page;
579         /* __alloc_simple_buffer is only called when the device is coherent */
580         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, COHERENT);
581         if (!page)
582                 return NULL;
583
584         *ret_page = page;
585         return page_address(page);
586 }
587
588 static void *simple_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
589                                     struct page **ret_page)
590 {
591         return __alloc_simple_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
592                                      ret_page);
593 }
594
595 static void simple_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
596 {
597         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
598 }
599
600 static struct arm_dma_allocator simple_allocator = {
601         .alloc = simple_allocator_alloc,
602         .free = simple_allocator_free,
603 };
604
605 static void *cma_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
606                                  struct page **ret_page)
607 {
608         return __alloc_from_contiguous(args->dev, args->size, args->prot,
609                                        ret_page, args->caller,
610                                        args->want_vaddr, args->coherent_flag,
611                                        args->gfp);
612 }
613
614 static void cma_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
615 {
616         __free_from_contiguous(args->dev, args->page, args->cpu_addr,
617                                args->size, args->want_vaddr);
618 }
619
620 static struct arm_dma_allocator cma_allocator = {
621         .alloc = cma_allocator_alloc,
622         .free = cma_allocator_free,
623 };
624
625 static void *pool_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
626                                   struct page **ret_page)
627 {
628         return __alloc_from_pool(args->size, ret_page);
629 }
630
631 static void pool_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
632 {
633         __free_from_pool(args->cpu_addr, args->size);
634 }
635
636 static struct arm_dma_allocator pool_allocator = {
637         .alloc = pool_allocator_alloc,
638         .free = pool_allocator_free,
639 };
640
641 static void *remap_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
642                                    struct page **ret_page)
643 {
644         return __alloc_remap_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
645                                     args->prot, ret_page, args->caller,
646                                     args->want_vaddr);
647 }
648
649 static void remap_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
650 {
651         if (args->want_vaddr)
652                 dma_common_free_remap(args->cpu_addr, args->size);
653
654         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
655 }
656
657 static struct arm_dma_allocator remap_allocator = {
658         .alloc = remap_allocator_alloc,
659         .free = remap_allocator_free,
660 };
661
662 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
663                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent,
664                          unsigned long attrs, const void *caller)
665 {
666         u64 mask = min_not_zero(dev->coherent_dma_mask, dev->bus_dma_limit);
667         struct page *page = NULL;
668         void *addr;
669         bool allowblock, cma;
670         struct arm_dma_buffer *buf;
671         struct arm_dma_alloc_args args = {
672                 .dev = dev,
673                 .size = PAGE_ALIGN(size),
674                 .gfp = gfp,
675                 .prot = prot,
676                 .caller = caller,
677                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
678                 .coherent_flag = is_coherent ? COHERENT : NORMAL,
679         };
680
681 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
682         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
683         if (limit && size >= limit) {
684                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
685                         size, mask);
686                 return NULL;
687         }
688 #endif
689
690         buf = kzalloc(sizeof(*buf),
691                       gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_DMA32 | __GFP_HIGHMEM));
692         if (!buf)
693                 return NULL;
694
695         if (mask < 0xffffffffULL)
696                 gfp |= GFP_DMA;
697
698         /*
699          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
700          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
701          * handle them.  The real problem is that this flag probably
702          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
703          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
704          */
705         gfp &= ~(__GFP_COMP);
706         args.gfp = gfp;
707
708         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
709         allowblock = gfpflags_allow_blocking(gfp);
710         cma = allowblock ? dev_get_cma_area(dev) : false;
711
712         if (cma)
713                 buf->allocator = &cma_allocator;
714         else if (is_coherent)
715                 buf->allocator = &simple_allocator;
716         else if (allowblock)
717                 buf->allocator = &remap_allocator;
718         else
719                 buf->allocator = &pool_allocator;
720
721         addr = buf->allocator->alloc(&args, &page);
722
723         if (page) {
724                 unsigned long flags;
725
726                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
727                 buf->virt = args.want_vaddr ? addr : page;
728
729                 spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
730                 list_add(&buf->list, &arm_dma_bufs);
731                 spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
732         } else {
733                 kfree(buf);
734         }
735
736         return args.want_vaddr ? addr : page;
737 }
738
739 /*
740  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
741  * virtual and bus address for that space.
742  */
743 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
744                     gfp_t gfp, unsigned long attrs)
745 {
746         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
747
748         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
749                            attrs, __builtin_return_address(0));
750 }
751
752 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
753         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
754 {
755         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, PAGE_KERNEL, true,
756                            attrs, __builtin_return_address(0));
757 }
758
759 static int __arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
760                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
761                  unsigned long attrs)
762 {
763         int ret = -ENXIO;
764         unsigned long nr_vma_pages = vma_pages(vma);
765         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
766         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
767         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
768
769         if (dma_mmap_from_dev_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
770                 return ret;
771
772         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
773                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
774                                       pfn + off,
775                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
776                                       vma->vm_page_prot);
777         }
778
779         return ret;
780 }
781
782 /*
783  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
784  */
785 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
786                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
787                  unsigned long attrs)
788 {
789         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
790 }
791
792 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
793                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
794                  unsigned long attrs)
795 {
796         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
797         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
798 }
799
800 /*
801  * Free a buffer as defined by the above mapping.
802  */
803 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
804                            dma_addr_t handle, unsigned long attrs,
805                            bool is_coherent)
806 {
807         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
808         struct arm_dma_buffer *buf;
809         struct arm_dma_free_args args = {
810                 .dev = dev,
811                 .size = PAGE_ALIGN(size),
812                 .cpu_addr = cpu_addr,
813                 .page = page,
814                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
815         };
816
817         buf = arm_dma_buffer_find(cpu_addr);
818         if (WARN(!buf, "Freeing invalid buffer %p\n", cpu_addr))
819                 return;
820
821         buf->allocator->free(&args);
822         kfree(buf);
823 }
824
825 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
826                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
827 {
828         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
829 }
830
831 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
832                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
833 {
834         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
835 }
836
837 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
838                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
839                  unsigned long attrs)
840 {
841         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, handle);
842         struct page *page;
843         int ret;
844
845         /* If the PFN is not valid, we do not have a struct page */
846         if (!pfn_valid(pfn))
847                 return -ENXIO;
848
849         page = pfn_to_page(pfn);
850
851         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
852         if (unlikely(ret))
853                 return ret;
854
855         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
856         return 0;
857 }
858
859 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
860         size_t size, enum dma_data_direction dir,
861         void (*op)(const void *, size_t, int))
862 {
863         unsigned long pfn;
864         size_t left = size;
865
866         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
867         offset %= PAGE_SIZE;
868
869         /*
870          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
871          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
872          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
873          * optimized out.
874          */
875         do {
876                 size_t len = left;
877                 void *vaddr;
878
879                 page = pfn_to_page(pfn);
880
881                 if (PageHighMem(page)) {
882                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
883                                 len = PAGE_SIZE - offset;
884
885                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
886                                 vaddr = kmap_atomic(page);
887                                 op(vaddr + offset, len, dir);
888                                 kunmap_atomic(vaddr);
889                         } else {
890                                 vaddr = kmap_high_get(page);
891                                 if (vaddr) {
892                                         op(vaddr + offset, len, dir);
893                                         kunmap_high(page);
894                                 }
895                         }
896                 } else {
897                         vaddr = page_address(page) + offset;
898                         op(vaddr, len, dir);
899                 }
900                 offset = 0;
901                 pfn++;
902                 left -= len;
903         } while (left);
904 }
905
906 /*
907  * Make an area consistent for devices.
908  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
909  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
910  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
911  */
912 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
913         size_t size, enum dma_data_direction dir)
914 {
915         phys_addr_t paddr;
916
917         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
918
919         paddr = page_to_phys(page) + off;
920         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
921                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
922         } else {
923                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
924         }
925         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
926 }
927
928 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
929         size_t size, enum dma_data_direction dir)
930 {
931         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + off;
932
933         /* FIXME: non-speculating: not required */
934         /* in any case, don't bother invalidating if DMA to device */
935         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
936                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
937
938                 dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
939         }
940
941         /*
942          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
943          */
944         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
945                 unsigned long pfn;
946                 size_t left = size;
947
948                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
949                 off %= PAGE_SIZE;
950                 if (off) {
951                         pfn++;
952                         left -= PAGE_SIZE - off;
953                 }
954                 while (left >= PAGE_SIZE) {
955                         page = pfn_to_page(pfn++);
956                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
957                         left -= PAGE_SIZE;
958                 }
959         }
960 }
961
962 /**
963  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
964  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
965  * @sg: list of buffers
966  * @nents: number of buffers to map
967  * @dir: DMA transfer direction
968  *
969  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
970  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
971  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
972  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
973  * sg_dma_{address,length}.
974  *
975  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
976  * here.
977  */
978 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
979                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
980 {
981         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
982         struct scatterlist *s;
983         int i, j;
984
985         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
986 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
987                 s->dma_length = s->length;
988 #endif
989                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
990                                                 s->length, dir, attrs);
991                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
992                         goto bad_mapping;
993         }
994         return nents;
995
996  bad_mapping:
997         for_each_sg(sg, s, i, j)
998                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
999         return 0;
1000 }
1001
1002 /**
1003  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1004  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1005  * @sg: list of buffers
1006  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1007  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1008  *
1009  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1010  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1011  */
1012 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1013                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1014 {
1015         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1016         struct scatterlist *s;
1017
1018         int i;
1019
1020         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1021                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1022 }
1023
1024 /**
1025  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
1026  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1027  * @sg: list of buffers
1028  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1029  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1030  */
1031 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1032                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1033 {
1034         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1035         struct scatterlist *s;
1036         int i;
1037
1038         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1039                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1040                                          dir);
1041 }
1042
1043 /**
1044  * arm_dma_sync_sg_for_device
1045  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1046  * @sg: list of buffers
1047  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1048  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1049  */
1050 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1051                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1052 {
1053         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1054         struct scatterlist *s;
1055         int i;
1056
1057         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1058                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1059                                             dir);
1060 }
1061
1062 static const struct dma_map_ops *arm_get_dma_map_ops(bool coherent)
1063 {
1064         /*
1065          * When CONFIG_ARM_LPAE is set, physical address can extend above
1066          * 32-bits, which then can't be addressed by devices that only support
1067          * 32-bit DMA.
1068          * Use the generic dma-direct / swiotlb ops code in that case, as that
1069          * handles bounce buffering for us.
1070          */
1071         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM_LPAE))
1072                 return NULL;
1073         return coherent ? &arm_coherent_dma_ops : &arm_dma_ops;
1074 }
1075
1076 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1077
1078 static int __dma_info_to_prot(enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1079 {
1080         int prot = 0;
1081
1082         if (attrs & DMA_ATTR_PRIVILEGED)
1083                 prot |= IOMMU_PRIV;
1084
1085         switch (dir) {
1086         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1087                 return prot | IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1088         case DMA_TO_DEVICE:
1089                 return prot | IOMMU_READ;
1090         case DMA_FROM_DEVICE:
1091                 return prot | IOMMU_WRITE;
1092         default:
1093                 return prot;
1094         }
1095 }
1096
1097 /* IOMMU */
1098
1099 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping);
1100
1101 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1102                                       size_t size)
1103 {
1104         unsigned int order = get_order(size);
1105         unsigned int align = 0;
1106         unsigned int count, start;
1107         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1108         unsigned long flags;
1109         dma_addr_t iova;
1110         int i;
1111
1112         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1113                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1114
1115         count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1116         align = (1 << order) - 1;
1117
1118         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1119         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++) {
1120                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1121                                 mapping->bits, 0, count, align);
1122
1123                 if (start > mapping->bits)
1124                         continue;
1125
1126                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1127                 break;
1128         }
1129
1130         /*
1131          * No unused range found. Try to extend the existing mapping
1132          * and perform a second attempt to reserve an IO virtual
1133          * address range of size bytes.
1134          */
1135         if (i == mapping->nr_bitmaps) {
1136                 if (extend_iommu_mapping(mapping)) {
1137                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1138                         return DMA_MAPPING_ERROR;
1139                 }
1140
1141                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1142                                 mapping->bits, 0, count, align);
1143
1144                 if (start > mapping->bits) {
1145                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1146                         return DMA_MAPPING_ERROR;
1147                 }
1148
1149                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1150         }
1151         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1152
1153         iova = mapping->base + (mapping_size * i);
1154         iova += start << PAGE_SHIFT;
1155
1156         return iova;
1157 }
1158
1159 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1160                                dma_addr_t addr, size_t size)
1161 {
1162         unsigned int start, count;
1163         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1164         unsigned long flags;
1165         dma_addr_t bitmap_base;
1166         u32 bitmap_index;
1167
1168         if (!size)
1169                 return;
1170
1171         bitmap_index = (u32) (addr - mapping->base) / (u32) mapping_size;
1172         BUG_ON(addr < mapping->base || bitmap_index > mapping->extensions);
1173
1174         bitmap_base = mapping->base + mapping_size * bitmap_index;
1175
1176         start = (addr - bitmap_base) >> PAGE_SHIFT;
1177
1178         if (addr + size > bitmap_base + mapping_size) {
1179                 /*
1180                  * The address range to be freed reaches into the iova
1181                  * range of the next bitmap. This should not happen as
1182                  * we don't allow this in __alloc_iova (at the
1183                  * moment).
1184                  */
1185                 BUG();
1186         } else
1187                 count = size >> PAGE_SHIFT;
1188
1189         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1190         bitmap_clear(mapping->bitmaps[bitmap_index], start, count);
1191         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1192 }
1193
1194 /* We'll try 2M, 1M, 64K, and finally 4K; array must end with 0! */
1195 static const int iommu_order_array[] = { 9, 8, 4, 0 };
1196
1197 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1198                                           gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1199                                           int coherent_flag)
1200 {
1201         struct page **pages;
1202         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1203         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1204         int i = 0;
1205         int order_idx = 0;
1206
1207         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1208                 pages = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
1209         else
1210                 pages = vzalloc(array_size);
1211         if (!pages)
1212                 return NULL;
1213
1214         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS)
1215         {
1216                 unsigned long order = get_order(size);
1217                 struct page *page;
1218
1219                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order,
1220                                                  gfp & __GFP_NOWARN);
1221                 if (!page)
1222                         goto error;
1223
1224                 __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
1225
1226                 for (i = 0; i < count; i++)
1227                         pages[i] = page + i;
1228
1229                 return pages;
1230         }
1231
1232         /* Go straight to 4K chunks if caller says it's OK. */
1233         if (attrs & DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES)
1234                 order_idx = ARRAY_SIZE(iommu_order_array) - 1;
1235
1236         /*
1237          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1238          */
1239         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1240
1241         while (count) {
1242                 int j, order;
1243
1244                 order = iommu_order_array[order_idx];
1245
1246                 /* Drop down when we get small */
1247                 if (__fls(count) < order) {
1248                         order_idx++;
1249                         continue;
1250                 }
1251
1252                 if (order) {
1253                         /* See if it's easy to allocate a high-order chunk */
1254                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NORETRY, order);
1255
1256                         /* Go down a notch at first sign of pressure */
1257                         if (!pages[i]) {
1258                                 order_idx++;
1259                                 continue;
1260                         }
1261                 } else {
1262                         pages[i] = alloc_pages(gfp, 0);
1263                         if (!pages[i])
1264                                 goto error;
1265                 }
1266
1267                 if (order) {
1268                         split_page(pages[i], order);
1269                         j = 1 << order;
1270                         while (--j)
1271                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1272                 }
1273
1274                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order, coherent_flag);
1275                 i += 1 << order;
1276                 count -= 1 << order;
1277         }
1278
1279         return pages;
1280 error:
1281         while (i--)
1282                 if (pages[i])
1283                         __free_pages(pages[i], 0);
1284         kvfree(pages);
1285         return NULL;
1286 }
1287
1288 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1289                                size_t size, unsigned long attrs)
1290 {
1291         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1292         int i;
1293
1294         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS) {
1295                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1296         } else {
1297                 for (i = 0; i < count; i++)
1298                         if (pages[i])
1299                                 __free_pages(pages[i], 0);
1300         }
1301
1302         kvfree(pages);
1303         return 0;
1304 }
1305
1306 /*
1307  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1308  */
1309 static dma_addr_t
1310 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size,
1311                        unsigned long attrs)
1312 {
1313         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1314         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1315         dma_addr_t dma_addr, iova;
1316         int i;
1317
1318         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1319         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1320                 return dma_addr;
1321
1322         iova = dma_addr;
1323         for (i = 0; i < count; ) {
1324                 int ret;
1325
1326                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1327                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1328                 unsigned int len, j;
1329
1330                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1331                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1332                                 break;
1333
1334                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1335                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1336                                 __dma_info_to_prot(DMA_BIDIRECTIONAL, attrs));
1337                 if (ret < 0)
1338                         goto fail;
1339                 iova += len;
1340                 i = j;
1341         }
1342         return dma_addr;
1343 fail:
1344         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1345         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1346         return DMA_MAPPING_ERROR;
1347 }
1348
1349 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1350 {
1351         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1352
1353         /*
1354          * add optional in-page offset from iova to size and align
1355          * result to page size
1356          */
1357         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1358         iova &= PAGE_MASK;
1359
1360         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1361         __free_iova(mapping, iova, size);
1362         return 0;
1363 }
1364
1365 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1366 {
1367         struct page *page;
1368         phys_addr_t phys;
1369
1370         phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, (unsigned long)addr);
1371         page = phys_to_page(phys);
1372
1373         return (struct page **)page;
1374 }
1375
1376 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, unsigned long attrs)
1377 {
1378         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1379                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1380
1381         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1382                 return cpu_addr;
1383
1384         return dma_common_find_pages(cpu_addr);
1385 }
1386
1387 static void *__iommu_alloc_simple(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
1388                                   dma_addr_t *handle, int coherent_flag,
1389                                   unsigned long attrs)
1390 {
1391         struct page *page;
1392         void *addr;
1393
1394         if (coherent_flag  == COHERENT)
1395                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
1396         else
1397                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1398         if (!addr)
1399                 return NULL;
1400
1401         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size, attrs);
1402         if (*handle == DMA_MAPPING_ERROR)
1403                 goto err_mapping;
1404
1405         return addr;
1406
1407 err_mapping:
1408         __free_from_pool(addr, size);
1409         return NULL;
1410 }
1411
1412 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1413                         dma_addr_t handle, size_t size, int coherent_flag)
1414 {
1415         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1416         if (coherent_flag == COHERENT)
1417                 __dma_free_buffer(virt_to_page(cpu_addr), size);
1418         else
1419                 __free_from_pool(cpu_addr, size);
1420 }
1421
1422 static void *__arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1423             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1424             int coherent_flag)
1425 {
1426         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
1427         struct page **pages;
1428         void *addr = NULL;
1429
1430         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
1431         size = PAGE_ALIGN(size);
1432
1433         if (coherent_flag  == COHERENT || !gfpflags_allow_blocking(gfp))
1434                 return __iommu_alloc_simple(dev, size, gfp, handle,
1435                                             coherent_flag, attrs);
1436
1437         /*
1438          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1439          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1440          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1441          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1442          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1443          */
1444         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1445
1446         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs, coherent_flag);
1447         if (!pages)
1448                 return NULL;
1449
1450         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size, attrs);
1451         if (*handle == DMA_MAPPING_ERROR)
1452                 goto err_buffer;
1453
1454         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1455                 return pages;
1456
1457         addr = dma_common_pages_remap(pages, size, prot,
1458                                    __builtin_return_address(0));
1459         if (!addr)
1460                 goto err_mapping;
1461
1462         return addr;
1463
1464 err_mapping:
1465         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1466 err_buffer:
1467         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1468         return NULL;
1469 }
1470
1471 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1472             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1473 {
1474         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, NORMAL);
1475 }
1476
1477 static void *arm_coherent_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1478                     dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1479 {
1480         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, COHERENT);
1481 }
1482
1483 static int __arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1484                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1485                     unsigned long attrs)
1486 {
1487         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1488         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1489         int err;
1490
1491         if (!pages)
1492                 return -ENXIO;
1493
1494         if (vma->vm_pgoff >= nr_pages)
1495                 return -ENXIO;
1496
1497         err = vm_map_pages(vma, pages, nr_pages);
1498         if (err)
1499                 pr_err("Remapping memory failed: %d\n", err);
1500
1501         return err;
1502 }
1503 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1504                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1505                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1506 {
1507         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1508
1509         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1510 }
1511
1512 static int arm_coherent_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1513                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1514                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1515 {
1516         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1517 }
1518
1519 /*
1520  * free a page as defined by the above mapping.
1521  * Must not be called with IRQs disabled.
1522  */
1523 static void __arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1524         dma_addr_t handle, unsigned long attrs, int coherent_flag)
1525 {
1526         struct page **pages;
1527         size = PAGE_ALIGN(size);
1528
1529         if (coherent_flag == COHERENT || __in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1530                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size, coherent_flag);
1531                 return;
1532         }
1533
1534         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1535         if (!pages) {
1536                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1537                 return;
1538         }
1539
1540         if ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0)
1541                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size);
1542
1543         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1544         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1545 }
1546
1547 static void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1548                                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle,
1549                                  unsigned long attrs)
1550 {
1551         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, NORMAL);
1552 }
1553
1554 static void arm_coherent_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1555                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1556 {
1557         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, COHERENT);
1558 }
1559
1560 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1561                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1562                                  size_t size, unsigned long attrs)
1563 {
1564         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1565         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1566
1567         if (!pages)
1568                 return -ENXIO;
1569
1570         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1571                                          GFP_KERNEL);
1572 }
1573
1574 /*
1575  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1576  */
1577 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1578                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1579                           enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1580                           bool is_coherent)
1581 {
1582         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1583         dma_addr_t iova, iova_base;
1584         int ret = 0;
1585         unsigned int count;
1586         struct scatterlist *s;
1587         int prot;
1588
1589         size = PAGE_ALIGN(size);
1590         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
1591
1592         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1593         if (iova == DMA_MAPPING_ERROR)
1594                 return -ENOMEM;
1595
1596         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1597                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1598                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1599
1600                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1601                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1602
1603                 prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1604
1605                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1606                 if (ret < 0)
1607                         goto fail;
1608                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1609                 iova += len;
1610         }
1611         *handle = iova_base;
1612
1613         return 0;
1614 fail:
1615         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1616         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1617         return ret;
1618 }
1619
1620 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1621                      enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1622                      bool is_coherent)
1623 {
1624         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1625         int i, count = 0;
1626         unsigned int offset = s->offset;
1627         unsigned int size = s->offset + s->length;
1628         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1629
1630         for (i = 1; i < nents; i++) {
1631                 s = sg_next(s);
1632
1633                 s->dma_address = DMA_MAPPING_ERROR;
1634                 s->dma_length = 0;
1635
1636                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1637                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1638                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1639                                 goto bad_mapping;
1640
1641                         dma->dma_address += offset;
1642                         dma->dma_length = size - offset;
1643
1644                         size = offset = s->offset;
1645                         start = s;
1646                         dma = sg_next(dma);
1647                         count += 1;
1648                 }
1649                 size += s->length;
1650         }
1651         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1652                 is_coherent) < 0)
1653                 goto bad_mapping;
1654
1655         dma->dma_address += offset;
1656         dma->dma_length = size - offset;
1657
1658         return count+1;
1659
1660 bad_mapping:
1661         for_each_sg(sg, s, count, i)
1662                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1663         return 0;
1664 }
1665
1666 /**
1667  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1668  * @dev: valid struct device pointer
1669  * @sg: list of buffers
1670  * @nents: number of buffers to map
1671  * @dir: DMA transfer direction
1672  *
1673  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1674  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1675  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1676  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1677  */
1678 static int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1679                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1680 {
1681         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1682 }
1683
1684 /**
1685  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1686  * @dev: valid struct device pointer
1687  * @sg: list of buffers
1688  * @nents: number of buffers to map
1689  * @dir: DMA transfer direction
1690  *
1691  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1692  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1693  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1694  * sg_dma_{address,length}.
1695  */
1696 static int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1697                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1698 {
1699         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1700 }
1701
1702 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1703                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1704                 unsigned long attrs, bool is_coherent)
1705 {
1706         struct scatterlist *s;
1707         int i;
1708
1709         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1710                 if (sg_dma_len(s))
1711                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1712                                                sg_dma_len(s));
1713                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1714                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1715                                               s->length, dir);
1716         }
1717 }
1718
1719 /**
1720  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1721  * @dev: valid struct device pointer
1722  * @sg: list of buffers
1723  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1724  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1725  *
1726  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1727  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1728  */
1729 static void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev,
1730                 struct scatterlist *sg, int nents, enum dma_data_direction dir,
1731                 unsigned long attrs)
1732 {
1733         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1734 }
1735
1736 /**
1737  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1738  * @dev: valid struct device pointer
1739  * @sg: list of buffers
1740  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1741  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1742  *
1743  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1744  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1745  */
1746 static void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev,
1747                                struct scatterlist *sg, int nents,
1748                                enum dma_data_direction dir,
1749                                unsigned long attrs)
1750 {
1751         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1752 }
1753
1754 /**
1755  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1756  * @dev: valid struct device pointer
1757  * @sg: list of buffers
1758  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1759  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1760  */
1761 static void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev,
1762                         struct scatterlist *sg,
1763                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1764 {
1765         struct scatterlist *s;
1766         int i;
1767
1768         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1769                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1770
1771 }
1772
1773 /**
1774  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1775  * @dev: valid struct device pointer
1776  * @sg: list of buffers
1777  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1778  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1779  */
1780 static void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev,
1781                         struct scatterlist *sg,
1782                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1783 {
1784         struct scatterlist *s;
1785         int i;
1786
1787         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1788                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1789 }
1790
1791
1792 /**
1793  * arm_coherent_iommu_map_page
1794  * @dev: valid struct device pointer
1795  * @page: page that buffer resides in
1796  * @offset: offset into page for start of buffer
1797  * @size: size of buffer to map
1798  * @dir: DMA transfer direction
1799  *
1800  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1801  */
1802 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1803              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1804              unsigned long attrs)
1805 {
1806         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1807         dma_addr_t dma_addr;
1808         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1809
1810         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1811         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1812                 return dma_addr;
1813
1814         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1815
1816         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1817         if (ret < 0)
1818                 goto fail;
1819
1820         return dma_addr + offset;
1821 fail:
1822         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1823         return DMA_MAPPING_ERROR;
1824 }
1825
1826 /**
1827  * arm_iommu_map_page
1828  * @dev: valid struct device pointer
1829  * @page: page that buffer resides in
1830  * @offset: offset into page for start of buffer
1831  * @size: size of buffer to map
1832  * @dir: DMA transfer direction
1833  *
1834  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1835  */
1836 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1837              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1838              unsigned long attrs)
1839 {
1840         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1841                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1842
1843         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1844 }
1845
1846 /**
1847  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1848  * @dev: valid struct device pointer
1849  * @handle: DMA address of buffer
1850  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1851  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1852  *
1853  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1854  */
1855 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1856                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1857 {
1858         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1859         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1860         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1861         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1862
1863         if (!iova)
1864                 return;
1865
1866         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1867         __free_iova(mapping, iova, len);
1868 }
1869
1870 /**
1871  * arm_iommu_unmap_page
1872  * @dev: valid struct device pointer
1873  * @handle: DMA address of buffer
1874  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1875  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1876  *
1877  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1878  */
1879 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1880                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1881 {
1882         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1883         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1884         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1885         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1886         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1887
1888         if (!iova)
1889                 return;
1890
1891         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1892                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1893
1894         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1895         __free_iova(mapping, iova, len);
1896 }
1897
1898 /**
1899  * arm_iommu_map_resource - map a device resource for DMA
1900  * @dev: valid struct device pointer
1901  * @phys_addr: physical address of resource
1902  * @size: size of resource to map
1903  * @dir: DMA transfer direction
1904  */
1905 static dma_addr_t arm_iommu_map_resource(struct device *dev,
1906                 phys_addr_t phys_addr, size_t size,
1907                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1908 {
1909         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1910         dma_addr_t dma_addr;
1911         int ret, prot;
1912         phys_addr_t addr = phys_addr & PAGE_MASK;
1913         unsigned int offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
1914         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1915
1916         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1917         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1918                 return dma_addr;
1919
1920         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs) | IOMMU_MMIO;
1921
1922         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, addr, len, prot);
1923         if (ret < 0)
1924                 goto fail;
1925
1926         return dma_addr + offset;
1927 fail:
1928         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1929         return DMA_MAPPING_ERROR;
1930 }
1931
1932 /**
1933  * arm_iommu_unmap_resource - unmap a device DMA resource
1934  * @dev: valid struct device pointer
1935  * @dma_handle: DMA address to resource
1936  * @size: size of resource to map
1937  * @dir: DMA transfer direction
1938  */
1939 static void arm_iommu_unmap_resource(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
1940                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1941                 unsigned long attrs)
1942 {
1943         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1944         dma_addr_t iova = dma_handle & PAGE_MASK;
1945         unsigned int offset = dma_handle & ~PAGE_MASK;
1946         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1947
1948         if (!iova)
1949                 return;
1950
1951         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1952         __free_iova(mapping, iova, len);
1953 }
1954
1955 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1956                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1957 {
1958         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1959         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1960         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1961         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1962
1963         if (!iova)
1964                 return;
1965
1966         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1967 }
1968
1969 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1970                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1971 {
1972         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1973         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1974         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1975         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1976
1977         if (!iova)
1978                 return;
1979
1980         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1981 }
1982
1983 static const struct dma_map_ops iommu_ops = {
1984         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1985         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1986         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1987         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1988
1989         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1990         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1991         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1992         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1993
1994         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1995         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1996         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1997         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1998
1999         .map_resource           = arm_iommu_map_resource,
2000         .unmap_resource         = arm_iommu_unmap_resource,
2001
2002         .dma_supported          = arm_dma_supported,
2003 };
2004
2005 static const struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
2006         .alloc          = arm_coherent_iommu_alloc_attrs,
2007         .free           = arm_coherent_iommu_free_attrs,
2008         .mmap           = arm_coherent_iommu_mmap_attrs,
2009         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2010
2011         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
2012         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
2013
2014         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
2015         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
2016
2017         .map_resource   = arm_iommu_map_resource,
2018         .unmap_resource = arm_iommu_unmap_resource,
2019
2020         .dma_supported          = arm_dma_supported,
2021 };
2022
2023 /**
2024  * arm_iommu_create_mapping
2025  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
2026  * @base: start address of the valid IO address space
2027  * @size: maximum size of the valid IO address space
2028  *
2029  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
2030  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
2031  * mapping with IOMMU aware functions.
2032  *
2033  * The client device need to be attached to the mapping with
2034  * arm_iommu_attach_device function.
2035  */
2036 struct dma_iommu_mapping *
2037 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, u64 size)
2038 {
2039         unsigned int bits = size >> PAGE_SHIFT;
2040         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(bits) * sizeof(long);
2041         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2042         int extensions = 1;
2043         int err = -ENOMEM;
2044
2045         /* currently only 32-bit DMA address space is supported */
2046         if (size > DMA_BIT_MASK(32) + 1)
2047                 return ERR_PTR(-ERANGE);
2048
2049         if (!bitmap_size)
2050                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2051
2052         if (bitmap_size > PAGE_SIZE) {
2053                 extensions = bitmap_size / PAGE_SIZE;
2054                 bitmap_size = PAGE_SIZE;
2055         }
2056
2057         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
2058         if (!mapping)
2059                 goto err;
2060
2061         mapping->bitmap_size = bitmap_size;
2062         mapping->bitmaps = kcalloc(extensions, sizeof(unsigned long *),
2063                                    GFP_KERNEL);
2064         if (!mapping->bitmaps)
2065                 goto err2;
2066
2067         mapping->bitmaps[0] = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
2068         if (!mapping->bitmaps[0])
2069                 goto err3;
2070
2071         mapping->nr_bitmaps = 1;
2072         mapping->extensions = extensions;
2073         mapping->base = base;
2074         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
2075
2076         spin_lock_init(&mapping->lock);
2077
2078         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2079         if (!mapping->domain)
2080                 goto err4;
2081
2082         kref_init(&mapping->kref);
2083         return mapping;
2084 err4:
2085         kfree(mapping->bitmaps[0]);
2086 err3:
2087         kfree(mapping->bitmaps);
2088 err2:
2089         kfree(mapping);
2090 err:
2091         return ERR_PTR(err);
2092 }
2093 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
2094
2095 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
2096 {
2097         int i;
2098         struct dma_iommu_mapping *mapping =
2099                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
2100
2101         iommu_domain_free(mapping->domain);
2102         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++)
2103                 kfree(mapping->bitmaps[i]);
2104         kfree(mapping->bitmaps);
2105         kfree(mapping);
2106 }
2107
2108 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2109 {
2110         int next_bitmap;
2111
2112         if (mapping->nr_bitmaps >= mapping->extensions)
2113                 return -EINVAL;
2114
2115         next_bitmap = mapping->nr_bitmaps;
2116         mapping->bitmaps[next_bitmap] = kzalloc(mapping->bitmap_size,
2117                                                 GFP_ATOMIC);
2118         if (!mapping->bitmaps[next_bitmap])
2119                 return -ENOMEM;
2120
2121         mapping->nr_bitmaps++;
2122
2123         return 0;
2124 }
2125
2126 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2127 {
2128         if (mapping)
2129                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2130 }
2131 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
2132
2133 static int __arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2134                                      struct dma_iommu_mapping *mapping)
2135 {
2136         int err;
2137
2138         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
2139         if (err)
2140                 return err;
2141
2142         kref_get(&mapping->kref);
2143         to_dma_iommu_mapping(dev) = mapping;
2144
2145         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
2146         return 0;
2147 }
2148
2149 /**
2150  * arm_iommu_attach_device
2151  * @dev: valid struct device pointer
2152  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
2153  *      arm_iommu_create_mapping)
2154  *
2155  * Attaches specified io address space mapping to the provided device.
2156  * This replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
2157  * IOMMU aware version.
2158  *
2159  * More than one client might be attached to the same io address space
2160  * mapping.
2161  */
2162 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2163                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
2164 {
2165         int err;
2166
2167         err = __arm_iommu_attach_device(dev, mapping);
2168         if (err)
2169                 return err;
2170
2171         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
2172         return 0;
2173 }
2174 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
2175
2176 /**
2177  * arm_iommu_detach_device
2178  * @dev: valid struct device pointer
2179  *
2180  * Detaches the provided device from a previously attached map.
2181  * This overwrites the dma_ops pointer with appropriate non-IOMMU ops.
2182  */
2183 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2184 {
2185         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2186
2187         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2188         if (!mapping) {
2189                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
2190                 return;
2191         }
2192
2193         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
2194         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2195         to_dma_iommu_mapping(dev) = NULL;
2196         set_dma_ops(dev, arm_get_dma_map_ops(dev->archdata.dma_coherent));
2197
2198         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
2199 }
2200 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
2201
2202 static const struct dma_map_ops *arm_get_iommu_dma_map_ops(bool coherent)
2203 {
2204         return coherent ? &iommu_coherent_ops : &iommu_ops;
2205 }
2206
2207 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2208                                     const struct iommu_ops *iommu)
2209 {
2210         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2211
2212         if (!iommu)
2213                 return false;
2214
2215         mapping = arm_iommu_create_mapping(dev->bus, dma_base, size);
2216         if (IS_ERR(mapping)) {
2217                 pr_warn("Failed to create %llu-byte IOMMU mapping for device %s\n",
2218                                 size, dev_name(dev));
2219                 return false;
2220         }
2221
2222         if (__arm_iommu_attach_device(dev, mapping)) {
2223                 pr_warn("Failed to attached device %s to IOMMU_mapping\n",
2224                                 dev_name(dev));
2225                 arm_iommu_release_mapping(mapping);
2226                 return false;
2227         }
2228
2229         return true;
2230 }
2231
2232 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev)
2233 {
2234         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2235
2236         if (!mapping)
2237                 return;
2238
2239         arm_iommu_detach_device(dev);
2240         arm_iommu_release_mapping(mapping);
2241 }
2242
2243 #else
2244
2245 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2246                                     const struct iommu_ops *iommu)
2247 {
2248         return false;
2249 }
2250
2251 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev) { }
2252
2253 #define arm_get_iommu_dma_map_ops arm_get_dma_map_ops
2254
2255 #endif  /* CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU */
2256
2257 void arch_setup_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2258                         const struct iommu_ops *iommu, bool coherent)
2259 {
2260         const struct dma_map_ops *dma_ops;
2261
2262         dev->archdata.dma_coherent = coherent;
2263 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
2264         dev->dma_coherent = coherent;
2265 #endif
2266
2267         /*
2268          * Don't override the dma_ops if they have already been set. Ideally
2269          * this should be the only location where dma_ops are set, remove this
2270          * check when all other callers of set_dma_ops will have disappeared.
2271          */
2272         if (dev->dma_ops)
2273                 return;
2274
2275         if (arm_setup_iommu_dma_ops(dev, dma_base, size, iommu))
2276                 dma_ops = arm_get_iommu_dma_map_ops(coherent);
2277         else
2278                 dma_ops = arm_get_dma_map_ops(coherent);
2279
2280         set_dma_ops(dev, dma_ops);
2281
2282 #ifdef CONFIG_XEN
2283         if (xen_initial_domain())
2284                 dev->dma_ops = &xen_swiotlb_dma_ops;
2285 #endif
2286         dev->archdata.dma_ops_setup = true;
2287 }
2288
2289 void arch_teardown_dma_ops(struct device *dev)
2290 {
2291         if (!dev->archdata.dma_ops_setup)
2292                 return;
2293
2294         arm_teardown_iommu_dma_ops(dev);
2295         /* Let arch_setup_dma_ops() start again from scratch upon re-probe */
2296         set_dma_ops(dev, NULL);
2297 }
2298
2299 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
2300 void arch_sync_dma_for_device(phys_addr_t paddr, size_t size,
2301                 enum dma_data_direction dir)
2302 {
2303         __dma_page_cpu_to_dev(phys_to_page(paddr), paddr & (PAGE_SIZE - 1),
2304                               size, dir);
2305 }
2306
2307 void arch_sync_dma_for_cpu(phys_addr_t paddr, size_t size,
2308                 enum dma_data_direction dir)
2309 {
2310         __dma_page_dev_to_cpu(phys_to_page(paddr), paddr & (PAGE_SIZE - 1),
2311                               size, dir);
2312 }
2313
2314 void *arch_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle,
2315                 gfp_t gfp, unsigned long attrs)
2316 {
2317         return __dma_alloc(dev, size, dma_handle, gfp,
2318                            __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL), false,
2319                            attrs, __builtin_return_address(0));
2320 }
2321
2322 void arch_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
2323                 dma_addr_t dma_handle, unsigned long attrs)
2324 {
2325         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, dma_handle, attrs, false);
2326 }
2327 #endif /* CONFIG_SWIOTLB */