kernel/dma/swiotlb.c

   1 /*
   2  * Dynamic DMA mapping support.
   3  *
   4  * This implementation is a fallback for platforms that do not support
   5  * I/O TLBs (aka DMA address translation hardware).
   6  * Copyright (C) 2000 Asit Mallick <Asit.K.Mallick@intel.com>
   7  * Copyright (C) 2000 Goutham Rao <goutham.rao@intel.com>
   8  * Copyright (C) 2000, 2003 Hewlett-Packard Co
   9  *      David Mosberger-Tang <davidm@hpl.hp.com>
  10  *
  11  * 03/05/07 davidm      Switch from PCI-DMA to generic device DMA API.
  12  * 00/12/13 davidm      Rename to swiotlb.c and add mark_clean() to avoid
  13  *                      unnecessary i-cache flushing.
  14  * 04/07/.. ak          Better overflow handling. Assorted fixes.
  15  * 05/09/10 linville    Add support for syncing ranges, support syncing for
  16  *                      DMA_BIDIRECTIONAL mappings, miscellaneous cleanup.
  17  * 08/12/11 beckyb      Add highmem support
  18  */
  19
  20 #define pr_fmt(fmt) "software IO TLB: " fmt
  21
  22 #include <linux/cache.h>
  23 #include <linux/dma-direct.h>
  24 #include <linux/mm.h>
  25 #include <linux/export.h>
  26 #include <linux/spinlock.h>
  27 #include <linux/string.h>
  28 #include <linux/swiotlb.h>
  29 #include <linux/pfn.h>
  30 #include <linux/types.h>
  31 #include <linux/ctype.h>
  32 #include <linux/highmem.h>
  33 #include <linux/gfp.h>
  34 #include <linux/scatterlist.h>
  35 #include <linux/mem_encrypt.h>
  36 #include <linux/set_memory.h>
  37 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
  38 #include <linux/debugfs.h>
  39 #endif
  40
  41 #include <asm/io.h>
  42 #include <asm/dma.h>
  43
  44 #include <linux/init.h>
  45 #include <linux/memblock.h>
  46 #include <linux/iommu-helper.h>
  47
  48 #define CREATE_TRACE_POINTS
  49 #include <trace/events/swiotlb.h>
  50
  51 #define OFFSET(val,align) ((unsigned long)      \
  52                            ( (val) & ( (align) - 1)))
  53
  54 #define SLABS_PER_PAGE (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT))
  55
  56 /*
  57  * Minimum IO TLB size to bother booting with.  Systems with mainly
  58  * 64bit capable cards will only lightly use the swiotlb.  If we can't
  59  * allocate a contiguous 1MB, we're probably in trouble anyway.
  60  */
  61 #define IO_TLB_MIN_SLABS ((1<<20) >> IO_TLB_SHIFT)
  62
  63 enum swiotlb_force swiotlb_force;
  64
  65 /*
  66  * Used to do a quick range check in swiotlb_tbl_unmap_single and
  67  * swiotlb_tbl_sync_single_*, to see if the memory was in fact allocated by this
  68  * API.
  69  */
  70 phys_addr_t io_tlb_start, io_tlb_end;
  71
  72 /*
  73  * The number of IO TLB blocks (in groups of 64) between io_tlb_start and
  74  * io_tlb_end.  This is command line adjustable via setup_io_tlb_npages.
  75  */
  76 static unsigned long io_tlb_nslabs;
  77
  78 /*
  79  * The number of used IO TLB block
  80  */
  81 static unsigned long io_tlb_used;
  82
  83 /*
  84  * This is a free list describing the number of free entries available from
  85  * each index
  86  */
  87 static unsigned int *io_tlb_list;
  88 static unsigned int io_tlb_index;
  89
  90 /*
  91  * Max segment that we can provide which (if pages are contingous) will
  92  * not be bounced (unless SWIOTLB_FORCE is set).
  93  */
  94 unsigned int max_segment;
  95
  96 /*
  97  * We need to save away the original address corresponding to a mapped entry
  98  * for the sync operations.
  99  */
 100 #define INVALID_PHYS_ADDR (~(phys_addr_t)0)
 101 static phys_addr_t *io_tlb_orig_addr;
 102
 103 /*
 104  * Protect the above data structures in the map and unmap calls
 105  */
 106 static DEFINE_SPINLOCK(io_tlb_lock);
 107
 108 static int late_alloc;
 109
 110 static int __init
 111 setup_io_tlb_npages(char *str)
 112 {
 113         if (isdigit(*str)) {
 114                 io_tlb_nslabs = simple_strtoul(str, &str, 0);
 115                 /* avoid tail segment of size < IO_TLB_SEGSIZE */
 116                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 117         }
 118         if (*str == ',')
 119                 ++str;
 120         if (!strcmp(str, "force")) {
 121                 swiotlb_force = SWIOTLB_FORCE;
 122         } else if (!strcmp(str, "noforce")) {
 123                 swiotlb_force = SWIOTLB_NO_FORCE;
 124                 io_tlb_nslabs = 1;
 125         }
 126
 127         return 0;
 128 }
 129 early_param("swiotlb", setup_io_tlb_npages);
 130
 131 unsigned long swiotlb_nr_tbl(void)
 132 {
 133         return io_tlb_nslabs;
 134 }
 135 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_nr_tbl);
 136
 137 unsigned int swiotlb_max_segment(void)
 138 {
 139         return max_segment;
 140 }
 141 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_max_segment);
 142
 143 void swiotlb_set_max_segment(unsigned int val)
 144 {
 145         if (swiotlb_force == SWIOTLB_FORCE)
 146                 max_segment = 1;
 147         else
 148                 max_segment = rounddown(val, PAGE_SIZE);
 149 }
 150
 151 /* default to 64MB */
 152 #define IO_TLB_DEFAULT_SIZE (64UL<<20)
 153 unsigned long swiotlb_size_or_default(void)
 154 {
 155         unsigned long size;
 156
 157         size = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 158
 159         return size ? size : (IO_TLB_DEFAULT_SIZE);
 160 }
 161
 162 static bool no_iotlb_memory;
 163
 164 void swiotlb_print_info(void)
 165 {
 166         unsigned long bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 167
 168         if (no_iotlb_memory) {
 169                 pr_warn("No low mem\n");
 170                 return;
 171         }
 172
 173         pr_info("mapped [mem %#010llx-%#010llx] (%luMB)\n",
 174                (unsigned long long)io_tlb_start,
 175                (unsigned long long)io_tlb_end,
 176                bytes >> 20);
 177 }
 178
 179 /*
 180  * Early SWIOTLB allocation may be too early to allow an architecture to
 181  * perform the desired operations.  This function allows the architecture to
 182  * call SWIOTLB when the operations are possible.  It needs to be called
 183  * before the SWIOTLB memory is used.
 184  */
 185 void __init swiotlb_update_mem_attributes(void)
 186 {
 187         void *vaddr;
 188         unsigned long bytes;
 189
 190         if (no_iotlb_memory || late_alloc)
 191                 return;
 192
 193         vaddr = phys_to_virt(io_tlb_start);
 194         bytes = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 195         set_memory_decrypted((unsigned long)vaddr, bytes >> PAGE_SHIFT);
 196         memset(vaddr, 0, bytes);
 197 }
 198
 199 int __init swiotlb_init_with_tbl(char *tlb, unsigned long nslabs, int verbose)
 200 {
 201         unsigned long i, bytes;
 202         size_t alloc_size;
 203
 204         bytes = nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 205
 206         io_tlb_nslabs = nslabs;
 207         io_tlb_start = __pa(tlb);
 208         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 209
 210         /*
 211          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 212          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 213          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 214          */
 215         alloc_size = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(int));
 216         io_tlb_list = memblock_alloc(alloc_size, PAGE_SIZE);
 217         if (!io_tlb_list)
 218                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%lx\n",
 219                       __func__, alloc_size, PAGE_SIZE);
 220
 221         alloc_size = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t));
 222         io_tlb_orig_addr = memblock_alloc(alloc_size, PAGE_SIZE);
 223         if (!io_tlb_orig_addr)
 224                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%lx\n",
 225                       __func__, alloc_size, PAGE_SIZE);
 226
 227         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++) {
 228                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
 229                 io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 230         }
 231         io_tlb_index = 0;
 232
 233         if (verbose)
 234                 swiotlb_print_info();
 235
 236         swiotlb_set_max_segment(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 237         return 0;
 238 }
 239
 240 /*
 241  * Statically reserve bounce buffer space and initialize bounce buffer data
 242  * structures for the software IO TLB used to implement the DMA API.
 243  */
 244 void  __init
 245 swiotlb_init(int verbose)
 246 {
 247         size_t default_size = IO_TLB_DEFAULT_SIZE;
 248         unsigned char *vstart;
 249         unsigned long bytes;
 250
 251         if (!io_tlb_nslabs) {
 252                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 253                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 254         }
 255
 256         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 257
 258         /* Get IO TLB memory from the low pages */
 259         vstart = memblock_alloc_low(PAGE_ALIGN(bytes), PAGE_SIZE);
 260         if (vstart && !swiotlb_init_with_tbl(vstart, io_tlb_nslabs, verbose))
 261                 return;
 262
 263         if (io_tlb_start)
 264                 memblock_free_early(io_tlb_start,
 265                                     PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 266         pr_warn("Cannot allocate buffer");
 267         no_iotlb_memory = true;
 268 }
 269
 270 /*
 271  * Systems with larger DMA zones (those that don't support ISA) can
 272  * initialize the swiotlb later using the slab allocator if needed.
 273  * This should be just like above, but with some error catching.
 274  */
 275 int
 276 swiotlb_late_init_with_default_size(size_t default_size)
 277 {
 278         unsigned long bytes, req_nslabs = io_tlb_nslabs;
 279         unsigned char *vstart = NULL;
 280         unsigned int order;
 281         int rc = 0;
 282
 283         if (!io_tlb_nslabs) {
 284                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 285                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 286         }
 287
 288         /*
 289          * Get IO TLB memory from the low pages
 290          */
 291         order = get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 292         io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 293         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 294
 295         while ((SLABS_PER_PAGE << order) > IO_TLB_MIN_SLABS) {
 296                 vstart = (void *)__get_free_pages(GFP_DMA | __GFP_NOWARN,
 297                                                   order);
 298                 if (vstart)
 299                         break;
 300                 order--;
 301         }
 302
 303         if (!vstart) {
 304                 io_tlb_nslabs = req_nslabs;
 305                 return -ENOMEM;
 306         }
 307         if (order != get_order(bytes)) {
 308                 pr_warn("only able to allocate %ld MB\n",
 309                         (PAGE_SIZE << order) >> 20);
 310                 io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 311         }
 312         rc = swiotlb_late_init_with_tbl(vstart, io_tlb_nslabs);
 313         if (rc)
 314                 free_pages((unsigned long)vstart, order);
 315
 316         return rc;
 317 }
 318
 319 int
 320 swiotlb_late_init_with_tbl(char *tlb, unsigned long nslabs)
 321 {
 322         unsigned long i, bytes;
 323
 324         bytes = nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 325
 326         io_tlb_nslabs = nslabs;
 327         io_tlb_start = virt_to_phys(tlb);
 328         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 329
 330         set_memory_decrypted((unsigned long)tlb, bytes >> PAGE_SHIFT);
 331         memset(tlb, 0, bytes);
 332
 333         /*
 334          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 335          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 336          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 337          */
 338         io_tlb_list = (unsigned int *)__get_free_pages(GFP_KERNEL,
 339                                       get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
 340         if (!io_tlb_list)
 341                 goto cleanup3;
 342
 343         io_tlb_orig_addr = (phys_addr_t *)
 344                 __get_free_pages(GFP_KERNEL,
 345                                  get_order(io_tlb_nslabs *
 346                                            sizeof(phys_addr_t)));
 347         if (!io_tlb_orig_addr)
 348                 goto cleanup4;
 349
 350         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++) {
 351                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
 352                 io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 353         }
 354         io_tlb_index = 0;
 355
 356         swiotlb_print_info();
 357
 358         late_alloc = 1;
 359
 360         swiotlb_set_max_segment(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 361
 362         return 0;
 363
 364 cleanup4:
 365         free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
 366                                                          sizeof(int)));
 367         io_tlb_list = NULL;
 368 cleanup3:
 369         io_tlb_end = 0;
 370         io_tlb_start = 0;
 371         io_tlb_nslabs = 0;
 372         max_segment = 0;
 373         return -ENOMEM;
 374 }
 375
 376 void __init swiotlb_exit(void)
 377 {
 378         if (!io_tlb_orig_addr)
 379                 return;
 380
 381         if (late_alloc) {
 382                 free_pages((unsigned long)io_tlb_orig_addr,
 383                            get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
 384                 free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
 385                                                                  sizeof(int)));
 386                 free_pages((unsigned long)phys_to_virt(io_tlb_start),
 387                            get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 388         } else {
 389                 memblock_free_late(__pa(io_tlb_orig_addr),
 390                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
 391                 memblock_free_late(__pa(io_tlb_list),
 392                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
 393                 memblock_free_late(io_tlb_start,
 394                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 395         }
 396         io_tlb_start = 0;
 397         io_tlb_end = 0;
 398         io_tlb_nslabs = 0;
 399         max_segment = 0;
 400 }
 401
 402 /*
 403  * Bounce: copy the swiotlb buffer from or back to the original dma location
 404  */
 405 static void swiotlb_bounce(phys_addr_t orig_addr, phys_addr_t tlb_addr,
 406                            size_t size, enum dma_data_direction dir)
 407 {
 408         unsigned long pfn = PFN_DOWN(orig_addr);
 409         unsigned char *vaddr = phys_to_virt(tlb_addr);
 410
 411         if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn))) {
 412                 /* The buffer does not have a mapping.  Map it in and copy */
 413                 unsigned int offset = orig_addr & ~PAGE_MASK;
 414                 char *buffer;
 415                 unsigned int sz = 0;
 416                 unsigned long flags;
 417
 418                 while (size) {
 419                         sz = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
 420
 421                         local_irq_save(flags);
 422                         buffer = kmap_atomic(pfn_to_page(pfn));
 423                         if (dir == DMA_TO_DEVICE)
 424                                 memcpy(vaddr, buffer + offset, sz);
 425                         else
 426                                 memcpy(buffer + offset, vaddr, sz);
 427                         kunmap_atomic(buffer);
 428                         local_irq_restore(flags);
 429
 430                         size -= sz;
 431                         pfn++;
 432                         vaddr += sz;
 433                         offset = 0;
 434                 }
 435         } else if (dir == DMA_TO_DEVICE) {
 436                 memcpy(vaddr, phys_to_virt(orig_addr), size);
 437         } else {
 438                 memcpy(phys_to_virt(orig_addr), vaddr, size);
 439         }
 440 }
 441
 442 phys_addr_t swiotlb_tbl_map_single(struct device *hwdev,
 443                                    dma_addr_t tbl_dma_addr,
 444                                    phys_addr_t orig_addr, size_t size,
 445                                    enum dma_data_direction dir,
 446                                    unsigned long attrs)
 447 {
 448         unsigned long flags;
 449         phys_addr_t tlb_addr;
 450         unsigned int nslots, stride, index, wrap;
 451         int i;
 452         unsigned long mask;
 453         unsigned long offset_slots;
 454         unsigned long max_slots;
 455         unsigned long tmp_io_tlb_used;
 456
 457         if (no_iotlb_memory)
 458                 panic("Can not allocate SWIOTLB buffer earlier and can't now provide you with the DMA bounce buffer");
 459
 460         if (mem_encrypt_active())
 461                 pr_warn_once("%s is active and system is using DMA bounce buffers\n",
 462                              sme_active() ? "SME" : "SEV");
 463
 464         mask = dma_get_seg_boundary(hwdev);
 465
 466         tbl_dma_addr &= mask;
 467
 468         offset_slots = ALIGN(tbl_dma_addr, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 469
 470         /*
 471          * Carefully handle integer overflow which can occur when mask == ~0UL.
 472          */
 473         max_slots = mask + 1
 474                     ? ALIGN(mask + 1, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT
 475                     : 1UL << (BITS_PER_LONG - IO_TLB_SHIFT);
 476
 477         /*
 478          * For mappings greater than or equal to a page, we limit the stride
 479          * (and hence alignment) to a page size.
 480          */
 481         nslots = ALIGN(size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 482         if (size >= PAGE_SIZE)
 483                 stride = (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT));
 484         else
 485                 stride = 1;
 486
 487         BUG_ON(!nslots);
 488
 489         /*
 490          * Find suitable number of IO TLB entries size that will fit this
 491          * request and allocate a buffer from that IO TLB pool.
 492          */
 493         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 494
 495         if (unlikely(nslots > io_tlb_nslabs - io_tlb_used))
 496                 goto not_found;
 497
 498         index = ALIGN(io_tlb_index, stride);
 499         if (index >= io_tlb_nslabs)
 500                 index = 0;
 501         wrap = index;
 502
 503         do {
 504                 while (iommu_is_span_boundary(index, nslots, offset_slots,
 505                                               max_slots)) {
 506                         index += stride;
 507                         if (index >= io_tlb_nslabs)
 508                                 index = 0;
 509                         if (index == wrap)
 510                                 goto not_found;
 511                 }
 512
 513                 /*
 514                  * If we find a slot that indicates we have 'nslots' number of
 515                  * contiguous buffers, we allocate the buffers from that slot
 516                  * and mark the entries as '0' indicating unavailable.
 517                  */
 518                 if (io_tlb_list[index] >= nslots) {
 519                         int count = 0;
 520
 521                         for (i = index; i < (int) (index + nslots); i++)
 522                                 io_tlb_list[i] = 0;
 523                         for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE - 1) && io_tlb_list[i]; i--)
 524                                 io_tlb_list[i] = ++count;
 525                         tlb_addr = io_tlb_start + (index << IO_TLB_SHIFT);
 526
 527                         /*
 528                          * Update the indices to avoid searching in the next
 529                          * round.
 530                          */
 531                         io_tlb_index = ((index + nslots) < io_tlb_nslabs
 532                                         ? (index + nslots) : 0);
 533
 534                         goto found;
 535                 }
 536                 index += stride;
 537                 if (index >= io_tlb_nslabs)
 538                         index = 0;
 539         } while (index != wrap);
 540
 541 not_found:
 542         tmp_io_tlb_used = io_tlb_used;
 543
 544         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 545         if (!(attrs & DMA_ATTR_NO_WARN) && printk_ratelimit())
 546                 dev_warn(hwdev, "swiotlb buffer is full (sz: %zd bytes), total %lu (slots), used %lu (slots)\n",
 547                          size, io_tlb_nslabs, tmp_io_tlb_used);
 548         return DMA_MAPPING_ERROR;
 549 found:
 550         io_tlb_used += nslots;
 551         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 552
 553         /*
 554          * Save away the mapping from the original address to the DMA address.
 555          * This is needed when we sync the memory.  Then we sync the buffer if
 556          * needed.
 557          */
 558         for (i = 0; i < nslots; i++)
 559                 io_tlb_orig_addr[index+i] = orig_addr + (i << IO_TLB_SHIFT);
 560         if (!(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) &&
 561             (dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 562                 swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr, size, DMA_TO_DEVICE);
 563
 564         return tlb_addr;
 565 }
 566
 567 /*
 568  * tlb_addr is the physical address of the bounce buffer to unmap.
 569  */
 570 void swiotlb_tbl_unmap_single(struct device *hwdev, phys_addr_t tlb_addr,
 571                               size_t size, enum dma_data_direction dir,
 572                               unsigned long attrs)
 573 {
 574         unsigned long flags;
 575         int i, count, nslots = ALIGN(size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 576         int index = (tlb_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 577         phys_addr_t orig_addr = io_tlb_orig_addr[index];
 578
 579         /*
 580          * First, sync the memory before unmapping the entry
 581          */
 582         if (orig_addr != INVALID_PHYS_ADDR &&
 583             !(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) &&
 584             ((dir == DMA_FROM_DEVICE) || (dir == DMA_BIDIRECTIONAL)))
 585                 swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr, size, DMA_FROM_DEVICE);
 586
 587         /*
 588          * Return the buffer to the free list by setting the corresponding
 589          * entries to indicate the number of contiguous entries available.
 590          * While returning the entries to the free list, we merge the entries
 591          * with slots below and above the pool being returned.
 592          */
 593         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 594         {
 595                 count = ((index + nslots) < ALIGN(index + 1, IO_TLB_SEGSIZE) ?
 596                          io_tlb_list[index + nslots] : 0);
 597                 /*
 598                  * Step 1: return the slots to the free list, merging the
 599                  * slots with superceeding slots
 600                  */
 601                 for (i = index + nslots - 1; i >= index; i--) {
 602                         io_tlb_list[i] = ++count;
 603                         io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 604                 }
 605                 /*
 606                  * Step 2: merge the returned slots with the preceding slots,
 607                  * if available (non zero)
 608                  */
 609                 for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE -1) && io_tlb_list[i]; i--)
 610                         io_tlb_list[i] = ++count;
 611
 612                 io_tlb_used -= nslots;
 613         }
 614         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 615 }
 616
 617 void swiotlb_tbl_sync_single(struct device *hwdev, phys_addr_t tlb_addr,
 618                              size_t size, enum dma_data_direction dir,
 619                              enum dma_sync_target target)
 620 {
 621         int index = (tlb_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 622         phys_addr_t orig_addr = io_tlb_orig_addr[index];
 623
 624         if (orig_addr == INVALID_PHYS_ADDR)
 625                 return;
 626         orig_addr += (unsigned long)tlb_addr & ((1 << IO_TLB_SHIFT) - 1);
 627
 628         switch (target) {
 629         case SYNC_FOR_CPU:
 630                 if (likely(dir == DMA_FROM_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 631                         swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr,
 632                                        size, DMA_FROM_DEVICE);
 633                 else
 634                         BUG_ON(dir != DMA_TO_DEVICE);
 635                 break;
 636         case SYNC_FOR_DEVICE:
 637                 if (likely(dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 638                         swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr,
 639                                        size, DMA_TO_DEVICE);
 640                 else
 641                         BUG_ON(dir != DMA_FROM_DEVICE);
 642                 break;
 643         default:
 644                 BUG();
 645         }
 646 }
 647
 648 /*
 649  * Create a swiotlb mapping for the buffer at @phys, and in case of DMAing
 650  * to the device copy the data into it as well.
 651  */
 652 bool swiotlb_map(struct device *dev, phys_addr_t *phys, dma_addr_t *dma_addr,
 653                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 654 {
 655         trace_swiotlb_bounced(dev, *dma_addr, size, swiotlb_force);
 656
 657         if (unlikely(swiotlb_force == SWIOTLB_NO_FORCE)) {
 658                 dev_warn_ratelimited(dev,
 659                         "Cannot do DMA to address %pa\n", phys);
 660                 return false;
 661         }
 662
 663         /* Oh well, have to allocate and map a bounce buffer. */
 664         *phys = swiotlb_tbl_map_single(dev, __phys_to_dma(dev, io_tlb_start),
 665                         *phys, size, dir, attrs);
 666         if (*phys == DMA_MAPPING_ERROR)
 667                 return false;
 668
 669         /* Ensure that the address returned is DMA'ble */
 670         *dma_addr = __phys_to_dma(dev, *phys);
 671         if (unlikely(!dma_capable(dev, *dma_addr, size))) {
 672                 swiotlb_tbl_unmap_single(dev, *phys, size, dir,
 673                         attrs | DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC);
 674                 return false;
 675         }
 676
 677         return true;
 678 }
 679
 680 size_t swiotlb_max_mapping_size(struct device *dev)
 681 {
 682         return ((size_t)1 << IO_TLB_SHIFT) * IO_TLB_SEGSIZE;
 683 }
 684
 685 bool is_swiotlb_active(void)
 686 {
 687         /*
 688          * When SWIOTLB is initialized, even if io_tlb_start points to physical
 689          * address zero, io_tlb_end surely doesn't.
 690          */
 691         return io_tlb_end != 0;
 692 }
 693
 694 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
 695
 696 static int __init swiotlb_create_debugfs(void)
 697 {
 698         struct dentry *d_swiotlb_usage;
 699         struct dentry *ent;
 700
 701         d_swiotlb_usage = debugfs_create_dir("swiotlb", NULL);
 702
 703         if (!d_swiotlb_usage)
 704                 return -ENOMEM;
 705
 706         ent = debugfs_create_ulong("io_tlb_nslabs", 0400,
 707                                    d_swiotlb_usage, &io_tlb_nslabs);
 708         if (!ent)
 709                 goto fail;
 710
 711         ent = debugfs_create_ulong("io_tlb_used", 0400,
 712                                    d_swiotlb_usage, &io_tlb_used);
 713         if (!ent)
 714                 goto fail;
 715
 716         return 0;
 717
 718 fail:
 719         debugfs_remove_recursive(d_swiotlb_usage);
 720         return -ENOMEM;
 721 }
 722
 723 late_initcall(swiotlb_create_debugfs);
 724
 725 #endif