drivers/iommu/virtio-iommu.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Virtio driver for the paravirtualized IOMMU
   4  *
   5  * Copyright (C) 2019 Arm Limited
   6  */
   7
   8 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
   9
  10 #include <linux/amba/bus.h>
  11 #include <linux/delay.h>
  12 #include <linux/dma-iommu.h>
  13 #include <linux/freezer.h>
  14 #include <linux/interval_tree.h>
  15 #include <linux/iommu.h>
  16 #include <linux/module.h>
  17 #include <linux/of_iommu.h>
  18 #include <linux/of_platform.h>
  19 #include <linux/pci.h>
  20 #include <linux/platform_device.h>
  21 #include <linux/virtio.h>
  22 #include <linux/virtio_config.h>
  23 #include <linux/virtio_ids.h>
  24 #include <linux/wait.h>
  25
  26 #include <uapi/linux/virtio_iommu.h>
  27
  28 #define MSI_IOVA_BASE                   0x8000000
  29 #define MSI_IOVA_LENGTH                 0x100000
  30
  31 #define VIOMMU_REQUEST_VQ               0
  32 #define VIOMMU_EVENT_VQ                 1
  33 #define VIOMMU_NR_VQS                   2
  34
  35 struct viommu_dev {
  36         struct iommu_device             iommu;
  37         struct device                   *dev;
  38         struct virtio_device            *vdev;
  39
  40         struct ida                      domain_ids;
  41
  42         struct virtqueue                *vqs[VIOMMU_NR_VQS];
  43         spinlock_t                      request_lock;
  44         struct list_head                requests;
  45         void                            *evts;
  46
  47         /* Device configuration */
  48         struct iommu_domain_geometry    geometry;
  49         u64                             pgsize_bitmap;
  50         u32                             first_domain;
  51         u32                             last_domain;
  52         /* Supported MAP flags */
  53         u32                             map_flags;
  54         u32                             probe_size;
  55 };
  56
  57 struct viommu_mapping {
  58         phys_addr_t                     paddr;
  59         struct interval_tree_node       iova;
  60         u32                             flags;
  61 };
  62
  63 struct viommu_domain {
  64         struct iommu_domain             domain;
  65         struct viommu_dev               *viommu;
  66         struct mutex                    mutex; /* protects viommu pointer */
  67         unsigned int                    id;
  68         u32                             map_flags;
  69
  70         spinlock_t                      mappings_lock;
  71         struct rb_root_cached           mappings;
  72
  73         unsigned long                   nr_endpoints;
  74 };
  75
  76 struct viommu_endpoint {
  77         struct device                   *dev;
  78         struct viommu_dev               *viommu;
  79         struct viommu_domain            *vdomain;
  80         struct list_head                resv_regions;
  81 };
  82
  83 struct viommu_request {
  84         struct list_head                list;
  85         void                            *writeback;
  86         unsigned int                    write_offset;
  87         unsigned int                    len;
  88         char                            buf[];
  89 };
  90
  91 #define VIOMMU_FAULT_RESV_MASK          0xffffff00
  92
  93 struct viommu_event {
  94         union {
  95                 u32                     head;
  96                 struct virtio_iommu_fault fault;
  97         };
  98 };
  99
 100 #define to_viommu_domain(domain)        \
 101         container_of(domain, struct viommu_domain, domain)
 102
 103 static int viommu_get_req_errno(void *buf, size_t len)
 104 {
 105         struct virtio_iommu_req_tail *tail = buf + len - sizeof(*tail);
 106
 107         switch (tail->status) {
 108         case VIRTIO_IOMMU_S_OK:
 109                 return 0;
 110         case VIRTIO_IOMMU_S_UNSUPP:
 111                 return -ENOSYS;
 112         case VIRTIO_IOMMU_S_INVAL:
 113                 return -EINVAL;
 114         case VIRTIO_IOMMU_S_RANGE:
 115                 return -ERANGE;
 116         case VIRTIO_IOMMU_S_NOENT:
 117                 return -ENOENT;
 118         case VIRTIO_IOMMU_S_FAULT:
 119                 return -EFAULT;
 120         case VIRTIO_IOMMU_S_NOMEM:
 121                 return -ENOMEM;
 122         case VIRTIO_IOMMU_S_IOERR:
 123         case VIRTIO_IOMMU_S_DEVERR:
 124         default:
 125                 return -EIO;
 126         }
 127 }
 128
 129 static void viommu_set_req_status(void *buf, size_t len, int status)
 130 {
 131         struct virtio_iommu_req_tail *tail = buf + len - sizeof(*tail);
 132
 133         tail->status = status;
 134 }
 135
 136 static off_t viommu_get_write_desc_offset(struct viommu_dev *viommu,
 137                                           struct virtio_iommu_req_head *req,
 138                                           size_t len)
 139 {
 140         size_t tail_size = sizeof(struct virtio_iommu_req_tail);
 141
 142         if (req->type == VIRTIO_IOMMU_T_PROBE)
 143                 return len - viommu->probe_size - tail_size;
 144
 145         return len - tail_size;
 146 }
 147
 148 /*
 149  * __viommu_sync_req - Complete all in-flight requests
 150  *
 151  * Wait for all added requests to complete. When this function returns, all
 152  * requests that were in-flight at the time of the call have completed.
 153  */
 154 static int __viommu_sync_req(struct viommu_dev *viommu)
 155 {
 156         unsigned int len;
 157         size_t write_len;
 158         struct viommu_request *req;
 159         struct virtqueue *vq = viommu->vqs[VIOMMU_REQUEST_VQ];
 160
 161         assert_spin_locked(&viommu->request_lock);
 162
 163         virtqueue_kick(vq);
 164
 165         while (!list_empty(&viommu->requests)) {
 166                 len = 0;
 167                 req = virtqueue_get_buf(vq, &len);
 168                 if (!req)
 169                         continue;
 170
 171                 if (!len)
 172                         viommu_set_req_status(req->buf, req->len,
 173                                               VIRTIO_IOMMU_S_IOERR);
 174
 175                 write_len = req->len - req->write_offset;
 176                 if (req->writeback && len == write_len)
 177                         memcpy(req->writeback, req->buf + req->write_offset,
 178                                write_len);
 179
 180                 list_del(&req->list);
 181                 kfree(req);
 182         }
 183
 184         return 0;
 185 }
 186
 187 static int viommu_sync_req(struct viommu_dev *viommu)
 188 {
 189         int ret;
 190         unsigned long flags;
 191
 192         spin_lock_irqsave(&viommu->request_lock, flags);
 193         ret = __viommu_sync_req(viommu);
 194         if (ret)
 195                 dev_dbg(viommu->dev, "could not sync requests (%d)\n", ret);
 196         spin_unlock_irqrestore(&viommu->request_lock, flags);
 197
 198         return ret;
 199 }
 200
 201 /*
 202  * __viommu_add_request - Add one request to the queue
 203  * @buf: pointer to the request buffer
 204  * @len: length of the request buffer
 205  * @writeback: copy data back to the buffer when the request completes.
 206  *
 207  * Add a request to the queue. Only synchronize the queue if it's already full.
 208  * Otherwise don't kick the queue nor wait for requests to complete.
 209  *
 210  * When @writeback is true, data written by the device, including the request
 211  * status, is copied into @buf after the request completes. This is unsafe if
 212  * the caller allocates @buf on stack and drops the lock between add_req() and
 213  * sync_req().
 214  *
 215  * Return 0 if the request was successfully added to the queue.
 216  */
 217 static int __viommu_add_req(struct viommu_dev *viommu, void *buf, size_t len,
 218                             bool writeback)
 219 {
 220         int ret;
 221         off_t write_offset;
 222         struct viommu_request *req;
 223         struct scatterlist top_sg, bottom_sg;
 224         struct scatterlist *sg[2] = { &top_sg, &bottom_sg };
 225         struct virtqueue *vq = viommu->vqs[VIOMMU_REQUEST_VQ];
 226
 227         assert_spin_locked(&viommu->request_lock);
 228
 229         write_offset = viommu_get_write_desc_offset(viommu, buf, len);
 230         if (write_offset <= 0)
 231                 return -EINVAL;
 232
 233         req = kzalloc(sizeof(*req) + len, GFP_ATOMIC);
 234         if (!req)
 235                 return -ENOMEM;
 236
 237         req->len = len;
 238         if (writeback) {
 239                 req->writeback = buf + write_offset;
 240                 req->write_offset = write_offset;
 241         }
 242         memcpy(&req->buf, buf, write_offset);
 243
 244         sg_init_one(&top_sg, req->buf, write_offset);
 245         sg_init_one(&bottom_sg, req->buf + write_offset, len - write_offset);
 246
 247         ret = virtqueue_add_sgs(vq, sg, 1, 1, req, GFP_ATOMIC);
 248         if (ret == -ENOSPC) {
 249                 /* If the queue is full, sync and retry */
 250                 if (!__viommu_sync_req(viommu))
 251                         ret = virtqueue_add_sgs(vq, sg, 1, 1, req, GFP_ATOMIC);
 252         }
 253         if (ret)
 254                 goto err_free;
 255
 256         list_add_tail(&req->list, &viommu->requests);
 257         return 0;
 258
 259 err_free:
 260         kfree(req);
 261         return ret;
 262 }
 263
 264 static int viommu_add_req(struct viommu_dev *viommu, void *buf, size_t len)
 265 {
 266         int ret;
 267         unsigned long flags;
 268
 269         spin_lock_irqsave(&viommu->request_lock, flags);
 270         ret = __viommu_add_req(viommu, buf, len, false);
 271         if (ret)
 272                 dev_dbg(viommu->dev, "could not add request: %d\n", ret);
 273         spin_unlock_irqrestore(&viommu->request_lock, flags);
 274
 275         return ret;
 276 }
 277
 278 /*
 279  * Send a request and wait for it to complete. Return the request status (as an
 280  * errno)
 281  */
 282 static int viommu_send_req_sync(struct viommu_dev *viommu, void *buf,
 283                                 size_t len)
 284 {
 285         int ret;
 286         unsigned long flags;
 287
 288         spin_lock_irqsave(&viommu->request_lock, flags);
 289
 290         ret = __viommu_add_req(viommu, buf, len, true);
 291         if (ret) {
 292                 dev_dbg(viommu->dev, "could not add request (%d)\n", ret);
 293                 goto out_unlock;
 294         }
 295
 296         ret = __viommu_sync_req(viommu);
 297         if (ret) {
 298                 dev_dbg(viommu->dev, "could not sync requests (%d)\n", ret);
 299                 /* Fall-through (get the actual request status) */
 300         }
 301
 302         ret = viommu_get_req_errno(buf, len);
 303 out_unlock:
 304         spin_unlock_irqrestore(&viommu->request_lock, flags);
 305         return ret;
 306 }
 307
 308 /*
 309  * viommu_add_mapping - add a mapping to the internal tree
 310  *
 311  * On success, return the new mapping. Otherwise return NULL.
 312  */
 313 static int viommu_add_mapping(struct viommu_domain *vdomain, unsigned long iova,
 314                               phys_addr_t paddr, size_t size, u32 flags)
 315 {
 316         unsigned long irqflags;
 317         struct viommu_mapping *mapping;
 318
 319         mapping = kzalloc(sizeof(*mapping), GFP_ATOMIC);
 320         if (!mapping)
 321                 return -ENOMEM;
 322
 323         mapping->paddr          = paddr;
 324         mapping->iova.start     = iova;
 325         mapping->iova.last      = iova + size - 1;
 326         mapping->flags          = flags;
 327
 328         spin_lock_irqsave(&vdomain->mappings_lock, irqflags);
 329         interval_tree_insert(&mapping->iova, &vdomain->mappings);
 330         spin_unlock_irqrestore(&vdomain->mappings_lock, irqflags);
 331
 332         return 0;
 333 }
 334
 335 /*
 336  * viommu_del_mappings - remove mappings from the internal tree
 337  *
 338  * @vdomain: the domain
 339  * @iova: start of the range
 340  * @size: size of the range. A size of 0 corresponds to the entire address
 341  *      space.
 342  *
 343  * On success, returns the number of unmapped bytes (>= size)
 344  */
 345 static size_t viommu_del_mappings(struct viommu_domain *vdomain,
 346                                   unsigned long iova, size_t size)
 347 {
 348         size_t unmapped = 0;
 349         unsigned long flags;
 350         unsigned long last = iova + size - 1;
 351         struct viommu_mapping *mapping = NULL;
 352         struct interval_tree_node *node, *next;
 353
 354         spin_lock_irqsave(&vdomain->mappings_lock, flags);
 355         next = interval_tree_iter_first(&vdomain->mappings, iova, last);
 356         while (next) {
 357                 node = next;
 358                 mapping = container_of(node, struct viommu_mapping, iova);
 359                 next = interval_tree_iter_next(node, iova, last);
 360
 361                 /* Trying to split a mapping? */
 362                 if (mapping->iova.start < iova)
 363                         break;
 364
 365                 /*
 366                  * Virtio-iommu doesn't allow UNMAP to split a mapping created
 367                  * with a single MAP request, so remove the full mapping.
 368                  */
 369                 unmapped += mapping->iova.last - mapping->iova.start + 1;
 370
 371                 interval_tree_remove(node, &vdomain->mappings);
 372                 kfree(mapping);
 373         }
 374         spin_unlock_irqrestore(&vdomain->mappings_lock, flags);
 375
 376         return unmapped;
 377 }
 378
 379 /*
 380  * viommu_replay_mappings - re-send MAP requests
 381  *
 382  * When reattaching a domain that was previously detached from all endpoints,
 383  * mappings were deleted from the device. Re-create the mappings available in
 384  * the internal tree.
 385  */
 386 static int viommu_replay_mappings(struct viommu_domain *vdomain)
 387 {
 388         int ret = 0;
 389         unsigned long flags;
 390         struct viommu_mapping *mapping;
 391         struct interval_tree_node *node;
 392         struct virtio_iommu_req_map map;
 393
 394         spin_lock_irqsave(&vdomain->mappings_lock, flags);
 395         node = interval_tree_iter_first(&vdomain->mappings, 0, -1UL);
 396         while (node) {
 397                 mapping = container_of(node, struct viommu_mapping, iova);
 398                 map = (struct virtio_iommu_req_map) {
 399                         .head.type      = VIRTIO_IOMMU_T_MAP,
 400                         .domain         = cpu_to_le32(vdomain->id),
 401                         .virt_start     = cpu_to_le64(mapping->iova.start),
 402                         .virt_end       = cpu_to_le64(mapping->iova.last),
 403                         .phys_start     = cpu_to_le64(mapping->paddr),
 404                         .flags          = cpu_to_le32(mapping->flags),
 405                 };
 406
 407                 ret = viommu_send_req_sync(vdomain->viommu, &map, sizeof(map));
 408                 if (ret)
 409                         break;
 410
 411                 node = interval_tree_iter_next(node, 0, -1UL);
 412         }
 413         spin_unlock_irqrestore(&vdomain->mappings_lock, flags);
 414
 415         return ret;
 416 }
 417
 418 static int viommu_add_resv_mem(struct viommu_endpoint *vdev,
 419                                struct virtio_iommu_probe_resv_mem *mem,
 420                                size_t len)
 421 {
 422         size_t size;
 423         u64 start64, end64;
 424         phys_addr_t start, end;
 425         struct iommu_resv_region *region = NULL;
 426         unsigned long prot = IOMMU_WRITE | IOMMU_NOEXEC | IOMMU_MMIO;
 427
 428         start = start64 = le64_to_cpu(mem->start);
 429         end = end64 = le64_to_cpu(mem->end);
 430         size = end64 - start64 + 1;
 431
 432         /* Catch any overflow, including the unlikely end64 - start64 + 1 = 0 */
 433         if (start != start64 || end != end64 || size < end64 - start64)
 434                 return -EOVERFLOW;
 435
 436         if (len < sizeof(*mem))
 437                 return -EINVAL;
 438
 439         switch (mem->subtype) {
 440         default:
 441                 dev_warn(vdev->dev, "unknown resv mem subtype 0x%x\n",
 442                          mem->subtype);
 443                 fallthrough;
 444         case VIRTIO_IOMMU_RESV_MEM_T_RESERVED:
 445                 region = iommu_alloc_resv_region(start, size, 0,
 446                                                  IOMMU_RESV_RESERVED);
 447                 break;
 448         case VIRTIO_IOMMU_RESV_MEM_T_MSI:
 449                 region = iommu_alloc_resv_region(start, size, prot,
 450                                                  IOMMU_RESV_MSI);
 451                 break;
 452         }
 453         if (!region)
 454                 return -ENOMEM;
 455
 456         list_add(&region->list, &vdev->resv_regions);
 457         return 0;
 458 }
 459
 460 static int viommu_probe_endpoint(struct viommu_dev *viommu, struct device *dev)
 461 {
 462         int ret;
 463         u16 type, len;
 464         size_t cur = 0;
 465         size_t probe_len;
 466         struct virtio_iommu_req_probe *probe;
 467         struct virtio_iommu_probe_property *prop;
 468         struct iommu_fwspec *fwspec = dev_iommu_fwspec_get(dev);
 469         struct viommu_endpoint *vdev = dev_iommu_priv_get(dev);
 470
 471         if (!fwspec->num_ids)
 472                 return -EINVAL;
 473
 474         probe_len = sizeof(*probe) + viommu->probe_size +
 475                     sizeof(struct virtio_iommu_req_tail);
 476         probe = kzalloc(probe_len, GFP_KERNEL);
 477         if (!probe)
 478                 return -ENOMEM;
 479
 480         probe->head.type = VIRTIO_IOMMU_T_PROBE;
 481         /*
 482          * For now, assume that properties of an endpoint that outputs multiple
 483          * IDs are consistent. Only probe the first one.
 484          */
 485         probe->endpoint = cpu_to_le32(fwspec->ids[0]);
 486
 487         ret = viommu_send_req_sync(viommu, probe, probe_len);
 488         if (ret)
 489                 goto out_free;
 490
 491         prop = (void *)probe->properties;
 492         type = le16_to_cpu(prop->type) & VIRTIO_IOMMU_PROBE_T_MASK;
 493
 494         while (type != VIRTIO_IOMMU_PROBE_T_NONE &&
 495                cur < viommu->probe_size) {
 496                 len = le16_to_cpu(prop->length) + sizeof(*prop);
 497
 498                 switch (type) {
 499                 case VIRTIO_IOMMU_PROBE_T_RESV_MEM:
 500                         ret = viommu_add_resv_mem(vdev, (void *)prop, len);
 501                         break;
 502                 default:
 503                         dev_err(dev, "unknown viommu prop 0x%x\n", type);
 504                 }
 505
 506                 if (ret)
 507                         dev_err(dev, "failed to parse viommu prop 0x%x\n", type);
 508
 509                 cur += len;
 510                 if (cur >= viommu->probe_size)
 511                         break;
 512
 513                 prop = (void *)probe->properties + cur;
 514                 type = le16_to_cpu(prop->type) & VIRTIO_IOMMU_PROBE_T_MASK;
 515         }
 516
 517 out_free:
 518         kfree(probe);
 519         return ret;
 520 }
 521
 522 static int viommu_fault_handler(struct viommu_dev *viommu,
 523                                 struct virtio_iommu_fault *fault)
 524 {
 525         char *reason_str;
 526
 527         u8 reason       = fault->reason;
 528         u32 flags       = le32_to_cpu(fault->flags);
 529         u32 endpoint    = le32_to_cpu(fault->endpoint);
 530         u64 address     = le64_to_cpu(fault->address);
 531
 532         switch (reason) {
 533         case VIRTIO_IOMMU_FAULT_R_DOMAIN:
 534                 reason_str = "domain";
 535                 break;
 536         case VIRTIO_IOMMU_FAULT_R_MAPPING:
 537                 reason_str = "page";
 538                 break;
 539         case VIRTIO_IOMMU_FAULT_R_UNKNOWN:
 540         default:
 541                 reason_str = "unknown";
 542                 break;
 543         }
 544
 545         /* TODO: find EP by ID and report_iommu_fault */
 546         if (flags & VIRTIO_IOMMU_FAULT_F_ADDRESS)
 547                 dev_err_ratelimited(viommu->dev, "%s fault from EP %u at %#llx [%s%s%s]\n",
 548                                     reason_str, endpoint, address,
 549                                     flags & VIRTIO_IOMMU_FAULT_F_READ ? "R" : "",
 550                                     flags & VIRTIO_IOMMU_FAULT_F_WRITE ? "W" : "",
 551                                     flags & VIRTIO_IOMMU_FAULT_F_EXEC ? "X" : "");
 552         else
 553                 dev_err_ratelimited(viommu->dev, "%s fault from EP %u\n",
 554                                     reason_str, endpoint);
 555         return 0;
 556 }
 557
 558 static void viommu_event_handler(struct virtqueue *vq)
 559 {
 560         int ret;
 561         unsigned int len;
 562         struct scatterlist sg[1];
 563         struct viommu_event *evt;
 564         struct viommu_dev *viommu = vq->vdev->priv;
 565
 566         while ((evt = virtqueue_get_buf(vq, &len)) != NULL) {
 567                 if (len > sizeof(*evt)) {
 568                         dev_err(viommu->dev,
 569                                 "invalid event buffer (len %u != %zu)\n",
 570                                 len, sizeof(*evt));
 571                 } else if (!(evt->head & VIOMMU_FAULT_RESV_MASK)) {
 572                         viommu_fault_handler(viommu, &evt->fault);
 573                 }
 574
 575                 sg_init_one(sg, evt, sizeof(*evt));
 576                 ret = virtqueue_add_inbuf(vq, sg, 1, evt, GFP_ATOMIC);
 577                 if (ret)
 578                         dev_err(viommu->dev, "could not add event buffer\n");
 579         }
 580
 581         virtqueue_kick(vq);
 582 }
 583
 584 /* IOMMU API */
 585
 586 static struct iommu_domain *viommu_domain_alloc(unsigned type)
 587 {
 588         struct viommu_domain *vdomain;
 589
 590         if (type != IOMMU_DOMAIN_UNMANAGED && type != IOMMU_DOMAIN_DMA)
 591                 return NULL;
 592
 593         vdomain = kzalloc(sizeof(*vdomain), GFP_KERNEL);
 594         if (!vdomain)
 595                 return NULL;
 596
 597         mutex_init(&vdomain->mutex);
 598         spin_lock_init(&vdomain->mappings_lock);
 599         vdomain->mappings = RB_ROOT_CACHED;
 600
 601         if (type == IOMMU_DOMAIN_DMA &&
 602             iommu_get_dma_cookie(&vdomain->domain)) {
 603                 kfree(vdomain);
 604                 return NULL;
 605         }
 606
 607         return &vdomain->domain;
 608 }
 609
 610 static int viommu_domain_finalise(struct viommu_endpoint *vdev,
 611                                   struct iommu_domain *domain)
 612 {
 613         int ret;
 614         unsigned long viommu_page_size;
 615         struct viommu_dev *viommu = vdev->viommu;
 616         struct viommu_domain *vdomain = to_viommu_domain(domain);
 617
 618         viommu_page_size = 1UL << __ffs(viommu->pgsize_bitmap);
 619         if (viommu_page_size > PAGE_SIZE) {
 620                 dev_err(vdev->dev,
 621                         "granule 0x%lx larger than system page size 0x%lx\n",
 622                         viommu_page_size, PAGE_SIZE);
 623                 return -EINVAL;
 624         }
 625
 626         ret = ida_alloc_range(&viommu->domain_ids, viommu->first_domain,
 627                               viommu->last_domain, GFP_KERNEL);
 628         if (ret < 0)
 629                 return ret;
 630
 631         vdomain->id             = (unsigned int)ret;
 632
 633         domain->pgsize_bitmap   = viommu->pgsize_bitmap;
 634         domain->geometry        = viommu->geometry;
 635
 636         vdomain->map_flags      = viommu->map_flags;
 637         vdomain->viommu         = viommu;
 638
 639         return 0;
 640 }
 641
 642 static void viommu_domain_free(struct iommu_domain *domain)
 643 {
 644         struct viommu_domain *vdomain = to_viommu_domain(domain);
 645
 646         iommu_put_dma_cookie(domain);
 647
 648         /* Free all remaining mappings (size 2^64) */
 649         viommu_del_mappings(vdomain, 0, 0);
 650
 651         if (vdomain->viommu)
 652                 ida_free(&vdomain->viommu->domain_ids, vdomain->id);
 653
 654         kfree(vdomain);
 655 }
 656
 657 static int viommu_attach_dev(struct iommu_domain *domain, struct device *dev)
 658 {
 659         int i;
 660         int ret = 0;
 661         struct virtio_iommu_req_attach req;
 662         struct iommu_fwspec *fwspec = dev_iommu_fwspec_get(dev);
 663         struct viommu_endpoint *vdev = dev_iommu_priv_get(dev);
 664         struct viommu_domain *vdomain = to_viommu_domain(domain);
 665
 666         mutex_lock(&vdomain->mutex);
 667         if (!vdomain->viommu) {
 668                 /*
 669                  * Properly initialize the domain now that we know which viommu
 670                  * owns it.
 671                  */
 672                 ret = viommu_domain_finalise(vdev, domain);
 673         } else if (vdomain->viommu != vdev->viommu) {
 674                 dev_err(dev, "cannot attach to foreign vIOMMU\n");
 675                 ret = -EXDEV;
 676         }
 677         mutex_unlock(&vdomain->mutex);
 678
 679         if (ret)
 680                 return ret;
 681
 682         /*
 683          * In the virtio-iommu device, when attaching the endpoint to a new
 684          * domain, it is detached from the old one and, if as as a result the
 685          * old domain isn't attached to any endpoint, all mappings are removed
 686          * from the old domain and it is freed.
 687          *
 688          * In the driver the old domain still exists, and its mappings will be
 689          * recreated if it gets reattached to an endpoint. Otherwise it will be
 690          * freed explicitly.
 691          *
 692          * vdev->vdomain is protected by group->mutex
 693          */
 694         if (vdev->vdomain)
 695                 vdev->vdomain->nr_endpoints--;
 696
 697         req = (struct virtio_iommu_req_attach) {
 698                 .head.type      = VIRTIO_IOMMU_T_ATTACH,
 699                 .domain         = cpu_to_le32(vdomain->id),
 700         };
 701
 702         for (i = 0; i < fwspec->num_ids; i++) {
 703                 req.endpoint = cpu_to_le32(fwspec->ids[i]);
 704
 705                 ret = viommu_send_req_sync(vdomain->viommu, &req, sizeof(req));
 706                 if (ret)
 707                         return ret;
 708         }
 709
 710         if (!vdomain->nr_endpoints) {
 711                 /*
 712                  * This endpoint is the first to be attached to the domain.
 713                  * Replay existing mappings (e.g. SW MSI).
 714                  */
 715                 ret = viommu_replay_mappings(vdomain);
 716                 if (ret)
 717                         return ret;
 718         }
 719
 720         vdomain->nr_endpoints++;
 721         vdev->vdomain = vdomain;
 722
 723         return 0;
 724 }
 725
 726 static int viommu_map(struct iommu_domain *domain, unsigned long iova,
 727                       phys_addr_t paddr, size_t size, int prot, gfp_t gfp)
 728 {
 729         int ret;
 730         u32 flags;
 731         struct virtio_iommu_req_map map;
 732         struct viommu_domain *vdomain = to_viommu_domain(domain);
 733
 734         flags = (prot & IOMMU_READ ? VIRTIO_IOMMU_MAP_F_READ : 0) |
 735                 (prot & IOMMU_WRITE ? VIRTIO_IOMMU_MAP_F_WRITE : 0) |
 736                 (prot & IOMMU_MMIO ? VIRTIO_IOMMU_MAP_F_MMIO : 0);
 737
 738         if (flags & ~vdomain->map_flags)
 739                 return -EINVAL;
 740
 741         ret = viommu_add_mapping(vdomain, iova, paddr, size, flags);
 742         if (ret)
 743                 return ret;
 744
 745         map = (struct virtio_iommu_req_map) {
 746                 .head.type      = VIRTIO_IOMMU_T_MAP,
 747                 .domain         = cpu_to_le32(vdomain->id),
 748                 .virt_start     = cpu_to_le64(iova),
 749                 .phys_start     = cpu_to_le64(paddr),
 750                 .virt_end       = cpu_to_le64(iova + size - 1),
 751                 .flags          = cpu_to_le32(flags),
 752         };
 753
 754         if (!vdomain->nr_endpoints)
 755                 return 0;
 756
 757         ret = viommu_send_req_sync(vdomain->viommu, &map, sizeof(map));
 758         if (ret)
 759                 viommu_del_mappings(vdomain, iova, size);
 760
 761         return ret;
 762 }
 763
 764 static size_t viommu_unmap(struct iommu_domain *domain, unsigned long iova,
 765                            size_t size, struct iommu_iotlb_gather *gather)
 766 {
 767         int ret = 0;
 768         size_t unmapped;
 769         struct virtio_iommu_req_unmap unmap;
 770         struct viommu_domain *vdomain = to_viommu_domain(domain);
 771
 772         unmapped = viommu_del_mappings(vdomain, iova, size);
 773         if (unmapped < size)
 774                 return 0;
 775
 776         /* Device already removed all mappings after detach. */
 777         if (!vdomain->nr_endpoints)
 778                 return unmapped;
 779
 780         unmap = (struct virtio_iommu_req_unmap) {
 781                 .head.type      = VIRTIO_IOMMU_T_UNMAP,
 782                 .domain         = cpu_to_le32(vdomain->id),
 783                 .virt_start     = cpu_to_le64(iova),
 784                 .virt_end       = cpu_to_le64(iova + unmapped - 1),
 785         };
 786
 787         ret = viommu_add_req(vdomain->viommu, &unmap, sizeof(unmap));
 788         return ret ? 0 : unmapped;
 789 }
 790
 791 static phys_addr_t viommu_iova_to_phys(struct iommu_domain *domain,
 792                                        dma_addr_t iova)
 793 {
 794         u64 paddr = 0;
 795         unsigned long flags;
 796         struct viommu_mapping *mapping;
 797         struct interval_tree_node *node;
 798         struct viommu_domain *vdomain = to_viommu_domain(domain);
 799
 800         spin_lock_irqsave(&vdomain->mappings_lock, flags);
 801         node = interval_tree_iter_first(&vdomain->mappings, iova, iova);
 802         if (node) {
 803                 mapping = container_of(node, struct viommu_mapping, iova);
 804                 paddr = mapping->paddr + (iova - mapping->iova.start);
 805         }
 806         spin_unlock_irqrestore(&vdomain->mappings_lock, flags);
 807
 808         return paddr;
 809 }
 810
 811 static void viommu_iotlb_sync(struct iommu_domain *domain,
 812                               struct iommu_iotlb_gather *gather)
 813 {
 814         struct viommu_domain *vdomain = to_viommu_domain(domain);
 815
 816         viommu_sync_req(vdomain->viommu);
 817 }
 818
 819 static void viommu_get_resv_regions(struct device *dev, struct list_head *head)
 820 {
 821         struct iommu_resv_region *entry, *new_entry, *msi = NULL;
 822         struct viommu_endpoint *vdev = dev_iommu_priv_get(dev);
 823         int prot = IOMMU_WRITE | IOMMU_NOEXEC | IOMMU_MMIO;
 824
 825         list_for_each_entry(entry, &vdev->resv_regions, list) {
 826                 if (entry->type == IOMMU_RESV_MSI)
 827                         msi = entry;
 828
 829                 new_entry = kmemdup(entry, sizeof(*entry), GFP_KERNEL);
 830                 if (!new_entry)
 831                         return;
 832                 list_add_tail(&new_entry->list, head);
 833         }
 834
 835         /*
 836          * If the device didn't register any bypass MSI window, add a
 837          * software-mapped region.
 838          */
 839         if (!msi) {
 840                 msi = iommu_alloc_resv_region(MSI_IOVA_BASE, MSI_IOVA_LENGTH,
 841                                               prot, IOMMU_RESV_SW_MSI);
 842                 if (!msi)
 843                         return;
 844
 845                 list_add_tail(&msi->list, head);
 846         }
 847
 848         iommu_dma_get_resv_regions(dev, head);
 849 }
 850
 851 static struct iommu_ops viommu_ops;
 852 static struct virtio_driver virtio_iommu_drv;
 853
 854 static int viommu_match_node(struct device *dev, const void *data)
 855 {
 856         return dev->parent->fwnode == data;
 857 }
 858
 859 static struct viommu_dev *viommu_get_by_fwnode(struct fwnode_handle *fwnode)
 860 {
 861         struct device *dev = driver_find_device(&virtio_iommu_drv.driver, NULL,
 862                                                 fwnode, viommu_match_node);
 863         put_device(dev);
 864
 865         return dev ? dev_to_virtio(dev)->priv : NULL;
 866 }
 867
 868 static struct iommu_device *viommu_probe_device(struct device *dev)
 869 {
 870         int ret;
 871         struct viommu_endpoint *vdev;
 872         struct viommu_dev *viommu = NULL;
 873         struct iommu_fwspec *fwspec = dev_iommu_fwspec_get(dev);
 874
 875         if (!fwspec || fwspec->ops != &viommu_ops)
 876                 return ERR_PTR(-ENODEV);
 877
 878         viommu = viommu_get_by_fwnode(fwspec->iommu_fwnode);
 879         if (!viommu)
 880                 return ERR_PTR(-ENODEV);
 881
 882         vdev = kzalloc(sizeof(*vdev), GFP_KERNEL);
 883         if (!vdev)
 884                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 885
 886         vdev->dev = dev;
 887         vdev->viommu = viommu;
 888         INIT_LIST_HEAD(&vdev->resv_regions);
 889         dev_iommu_priv_set(dev, vdev);
 890
 891         if (viommu->probe_size) {
 892                 /* Get additional information for this endpoint */
 893                 ret = viommu_probe_endpoint(viommu, dev);
 894                 if (ret)
 895                         goto err_free_dev;
 896         }
 897
 898         return &viommu->iommu;
 899
 900 err_free_dev:
 901         generic_iommu_put_resv_regions(dev, &vdev->resv_regions);
 902         kfree(vdev);
 903
 904         return ERR_PTR(ret);
 905 }
 906
 907 static void viommu_release_device(struct device *dev)
 908 {
 909         struct iommu_fwspec *fwspec = dev_iommu_fwspec_get(dev);
 910         struct viommu_endpoint *vdev;
 911
 912         if (!fwspec || fwspec->ops != &viommu_ops)
 913                 return;
 914
 915         vdev = dev_iommu_priv_get(dev);
 916
 917         generic_iommu_put_resv_regions(dev, &vdev->resv_regions);
 918         kfree(vdev);
 919 }
 920
 921 static struct iommu_group *viommu_device_group(struct device *dev)
 922 {
 923         if (dev_is_pci(dev))
 924                 return pci_device_group(dev);
 925         else
 926                 return generic_device_group(dev);
 927 }
 928
 929 static int viommu_of_xlate(struct device *dev, struct of_phandle_args *args)
 930 {
 931         return iommu_fwspec_add_ids(dev, args->args, 1);
 932 }
 933
 934 static struct iommu_ops viommu_ops = {
 935         .domain_alloc           = viommu_domain_alloc,
 936         .domain_free            = viommu_domain_free,
 937         .attach_dev             = viommu_attach_dev,
 938         .map                    = viommu_map,
 939         .unmap                  = viommu_unmap,
 940         .iova_to_phys           = viommu_iova_to_phys,
 941         .iotlb_sync             = viommu_iotlb_sync,
 942         .probe_device           = viommu_probe_device,
 943         .release_device         = viommu_release_device,
 944         .device_group           = viommu_device_group,
 945         .get_resv_regions       = viommu_get_resv_regions,
 946         .put_resv_regions       = generic_iommu_put_resv_regions,
 947         .of_xlate               = viommu_of_xlate,
 948 };
 949
 950 static int viommu_init_vqs(struct viommu_dev *viommu)
 951 {
 952         struct virtio_device *vdev = dev_to_virtio(viommu->dev);
 953         const char *names[] = { "request", "event" };
 954         vq_callback_t *callbacks[] = {
 955                 NULL, /* No async requests */
 956                 viommu_event_handler,
 957         };
 958
 959         return virtio_find_vqs(vdev, VIOMMU_NR_VQS, viommu->vqs, callbacks,
 960                                names, NULL);
 961 }
 962
 963 static int viommu_fill_evtq(struct viommu_dev *viommu)
 964 {
 965         int i, ret;
 966         struct scatterlist sg[1];
 967         struct viommu_event *evts;
 968         struct virtqueue *vq = viommu->vqs[VIOMMU_EVENT_VQ];
 969         size_t nr_evts = vq->num_free;
 970
 971         viommu->evts = evts = devm_kmalloc_array(viommu->dev, nr_evts,
 972                                                  sizeof(*evts), GFP_KERNEL);
 973         if (!evts)
 974                 return -ENOMEM;
 975
 976         for (i = 0; i < nr_evts; i++) {
 977                 sg_init_one(sg, &evts[i], sizeof(*evts));
 978                 ret = virtqueue_add_inbuf(vq, sg, 1, &evts[i], GFP_KERNEL);
 979                 if (ret)
 980                         return ret;
 981         }
 982
 983         return 0;
 984 }
 985
 986 static int viommu_probe(struct virtio_device *vdev)
 987 {
 988         struct device *parent_dev = vdev->dev.parent;
 989         struct viommu_dev *viommu = NULL;
 990         struct device *dev = &vdev->dev;
 991         u64 input_start = 0;
 992         u64 input_end = -1UL;
 993         int ret;
 994
 995         if (!virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_F_VERSION_1) ||
 996             !virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_IOMMU_F_MAP_UNMAP))
 997                 return -ENODEV;
 998
 999         viommu = devm_kzalloc(dev, sizeof(*viommu), GFP_KERNEL);
1000         if (!viommu)
1001                 return -ENOMEM;
1002
1003         spin_lock_init(&viommu->request_lock);
1004         ida_init(&viommu->domain_ids);
1005         viommu->dev = dev;
1006         viommu->vdev = vdev;
1007         INIT_LIST_HEAD(&viommu->requests);
1008
1009         ret = viommu_init_vqs(viommu);
1010         if (ret)
1011                 return ret;
1012
1013         virtio_cread_le(vdev, struct virtio_iommu_config, page_size_mask,
1014                         &viommu->pgsize_bitmap);
1015
1016         if (!viommu->pgsize_bitmap) {
1017                 ret = -EINVAL;
1018                 goto err_free_vqs;
1019         }
1020
1021         viommu->map_flags = VIRTIO_IOMMU_MAP_F_READ | VIRTIO_IOMMU_MAP_F_WRITE;
1022         viommu->last_domain = ~0U;
1023
1024         /* Optional features */
1025         virtio_cread_le_feature(vdev, VIRTIO_IOMMU_F_INPUT_RANGE,
1026                                 struct virtio_iommu_config, input_range.start,
1027                                 &input_start);
1028
1029         virtio_cread_le_feature(vdev, VIRTIO_IOMMU_F_INPUT_RANGE,
1030                                 struct virtio_iommu_config, input_range.end,
1031                                 &input_end);
1032
1033         virtio_cread_le_feature(vdev, VIRTIO_IOMMU_F_DOMAIN_RANGE,
1034                                 struct virtio_iommu_config, domain_range.start,
1035                                 &viommu->first_domain);
1036
1037         virtio_cread_le_feature(vdev, VIRTIO_IOMMU_F_DOMAIN_RANGE,
1038                                 struct virtio_iommu_config, domain_range.end,
1039                                 &viommu->last_domain);
1040
1041         virtio_cread_le_feature(vdev, VIRTIO_IOMMU_F_PROBE,
1042                                 struct virtio_iommu_config, probe_size,
1043                                 &viommu->probe_size);
1044
1045         viommu->geometry = (struct iommu_domain_geometry) {
1046                 .aperture_start = input_start,
1047                 .aperture_end   = input_end,
1048                 .force_aperture = true,
1049         };
1050
1051         if (virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_IOMMU_F_MMIO))
1052                 viommu->map_flags |= VIRTIO_IOMMU_MAP_F_MMIO;
1053
1054         viommu_ops.pgsize_bitmap = viommu->pgsize_bitmap;
1055
1056         virtio_device_ready(vdev);
1057
1058         /* Populate the event queue with buffers */
1059         ret = viommu_fill_evtq(viommu);
1060         if (ret)
1061                 goto err_free_vqs;
1062
1063         ret = iommu_device_sysfs_add(&viommu->iommu, dev, NULL, "%s",
1064                                      virtio_bus_name(vdev));
1065         if (ret)
1066                 goto err_free_vqs;
1067
1068         iommu_device_set_ops(&viommu->iommu, &viommu_ops);
1069         iommu_device_set_fwnode(&viommu->iommu, parent_dev->fwnode);
1070
1071         iommu_device_register(&viommu->iommu);
1072
1073 #ifdef CONFIG_PCI
1074         if (pci_bus_type.iommu_ops != &viommu_ops) {
1075                 ret = bus_set_iommu(&pci_bus_type, &viommu_ops);
1076                 if (ret)
1077                         goto err_unregister;
1078         }
1079 #endif
1080 #ifdef CONFIG_ARM_AMBA
1081         if (amba_bustype.iommu_ops != &viommu_ops) {
1082                 ret = bus_set_iommu(&amba_bustype, &viommu_ops);
1083                 if (ret)
1084                         goto err_unregister;
1085         }
1086 #endif
1087         if (platform_bus_type.iommu_ops != &viommu_ops) {
1088                 ret = bus_set_iommu(&platform_bus_type, &viommu_ops);
1089                 if (ret)
1090                         goto err_unregister;
1091         }
1092
1093         vdev->priv = viommu;
1094
1095         dev_info(dev, "input address: %u bits\n",
1096                  order_base_2(viommu->geometry.aperture_end));
1097         dev_info(dev, "page mask: %#llx\n", viommu->pgsize_bitmap);
1098
1099         return 0;
1100
1101 err_unregister:
1102         iommu_device_sysfs_remove(&viommu->iommu);
1103         iommu_device_unregister(&viommu->iommu);
1104 err_free_vqs:
1105         vdev->config->del_vqs(vdev);
1106
1107         return ret;
1108 }
1109
1110 static void viommu_remove(struct virtio_device *vdev)
1111 {
1112         struct viommu_dev *viommu = vdev->priv;
1113
1114         iommu_device_sysfs_remove(&viommu->iommu);
1115         iommu_device_unregister(&viommu->iommu);
1116
1117         /* Stop all virtqueues */
1118         vdev->config->reset(vdev);
1119         vdev->config->del_vqs(vdev);
1120
1121         dev_info(&vdev->dev, "device removed\n");
1122 }
1123
1124 static void viommu_config_changed(struct virtio_device *vdev)
1125 {
1126         dev_warn(&vdev->dev, "config changed\n");
1127 }
1128
1129 static unsigned int features[] = {
1130         VIRTIO_IOMMU_F_MAP_UNMAP,
1131         VIRTIO_IOMMU_F_INPUT_RANGE,
1132         VIRTIO_IOMMU_F_DOMAIN_RANGE,
1133         VIRTIO_IOMMU_F_PROBE,
1134         VIRTIO_IOMMU_F_MMIO,
1135 };
1136
1137 static struct virtio_device_id id_table[] = {
1138         { VIRTIO_ID_IOMMU, VIRTIO_DEV_ANY_ID },
1139         { 0 },
1140 };
1141
1142 static struct virtio_driver virtio_iommu_drv = {
1143         .driver.name            = KBUILD_MODNAME,
1144         .driver.owner           = THIS_MODULE,
1145         .id_table               = id_table,
1146         .feature_table          = features,
1147         .feature_table_size     = ARRAY_SIZE(features),
1148         .probe                  = viommu_probe,
1149         .remove                 = viommu_remove,
1150         .config_changed         = viommu_config_changed,
1151 };
1152
1153 module_virtio_driver(virtio_iommu_drv);
1154
1155 MODULE_DESCRIPTION("Virtio IOMMU driver");
1156 MODULE_AUTHOR("Jean-Philippe Brucker <jean-philippe.brucker@arm.com>");
1157 MODULE_LICENSE("GPL v2");