kernel/dma/swiotlb.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Dynamic DMA mapping support.
   4  *
   5  * This implementation is a fallback for platforms that do not support
   6  * I/O TLBs (aka DMA address translation hardware).
   7  * Copyright (C) 2000 Asit Mallick <Asit.K.Mallick@intel.com>
   8  * Copyright (C) 2000 Goutham Rao <goutham.rao@intel.com>
   9  * Copyright (C) 2000, 2003 Hewlett-Packard Co
  10  *      David Mosberger-Tang <davidm@hpl.hp.com>
  11  *
  12  * 03/05/07 davidm      Switch from PCI-DMA to generic device DMA API.
  13  * 00/12/13 davidm      Rename to swiotlb.c and add mark_clean() to avoid
  14  *                      unnecessary i-cache flushing.
  15  * 04/07/.. ak          Better overflow handling. Assorted fixes.
  16  * 05/09/10 linville    Add support for syncing ranges, support syncing for
  17  *                      DMA_BIDIRECTIONAL mappings, miscellaneous cleanup.
  18  * 08/12/11 beckyb      Add highmem support
  19  */
  20
  21 #define pr_fmt(fmt) "software IO TLB: " fmt
  22
  23 #include <linux/cache.h>
  24 #include <linux/dma-direct.h>
  25 #include <linux/dma-map-ops.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/export.h>
  28 #include <linux/spinlock.h>
  29 #include <linux/string.h>
  30 #include <linux/swiotlb.h>
  31 #include <linux/pfn.h>
  32 #include <linux/types.h>
  33 #include <linux/ctype.h>
  34 #include <linux/highmem.h>
  35 #include <linux/gfp.h>
  36 #include <linux/scatterlist.h>
  37 #include <linux/mem_encrypt.h>
  38 #include <linux/set_memory.h>
  39 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
  40 #include <linux/debugfs.h>
  41 #endif
  42
  43 #include <asm/io.h>
  44 #include <asm/dma.h>
  45
  46 #include <linux/init.h>
  47 #include <linux/memblock.h>
  48 #include <linux/iommu-helper.h>
  49
  50 #define CREATE_TRACE_POINTS
  51 #include <trace/events/swiotlb.h>
  52
  53 #define OFFSET(val,align) ((unsigned long)      \
  54                            ( (val) & ( (align) - 1)))
  55
  56 #define SLABS_PER_PAGE (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT))
  57
  58 /*
  59  * Minimum IO TLB size to bother booting with.  Systems with mainly
  60  * 64bit capable cards will only lightly use the swiotlb.  If we can't
  61  * allocate a contiguous 1MB, we're probably in trouble anyway.
  62  */
  63 #define IO_TLB_MIN_SLABS ((1<<20) >> IO_TLB_SHIFT)
  64
  65 enum swiotlb_force swiotlb_force;
  66
  67 /*
  68  * Used to do a quick range check in swiotlb_tbl_unmap_single and
  69  * swiotlb_tbl_sync_single_*, to see if the memory was in fact allocated by this
  70  * API.
  71  */
  72 phys_addr_t io_tlb_start, io_tlb_end;
  73
  74 /*
  75  * The number of IO TLB blocks (in groups of 64) between io_tlb_start and
  76  * io_tlb_end.  This is command line adjustable via setup_io_tlb_npages.
  77  */
  78 static unsigned long io_tlb_nslabs;
  79
  80 /*
  81  * The number of used IO TLB block
  82  */
  83 static unsigned long io_tlb_used;
  84
  85 /*
  86  * This is a free list describing the number of free entries available from
  87  * each index
  88  */
  89 static unsigned int *io_tlb_list;
  90 static unsigned int io_tlb_index;
  91
  92 /*
  93  * Max segment that we can provide which (if pages are contingous) will
  94  * not be bounced (unless SWIOTLB_FORCE is set).
  95  */
  96 static unsigned int max_segment;
  97
  98 /*
  99  * We need to save away the original address corresponding to a mapped entry
 100  * for the sync operations.
 101  */
 102 #define INVALID_PHYS_ADDR (~(phys_addr_t)0)
 103 static phys_addr_t *io_tlb_orig_addr;
 104
 105 /*
 106  * Protect the above data structures in the map and unmap calls
 107  */
 108 static DEFINE_SPINLOCK(io_tlb_lock);
 109
 110 static int late_alloc;
 111
 112 static int __init
 113 setup_io_tlb_npages(char *str)
 114 {
 115         if (isdigit(*str)) {
 116                 io_tlb_nslabs = simple_strtoul(str, &str, 0);
 117                 /* avoid tail segment of size < IO_TLB_SEGSIZE */
 118                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 119         }
 120         if (*str == ',')
 121                 ++str;
 122         if (!strcmp(str, "force")) {
 123                 swiotlb_force = SWIOTLB_FORCE;
 124         } else if (!strcmp(str, "noforce")) {
 125                 swiotlb_force = SWIOTLB_NO_FORCE;
 126                 io_tlb_nslabs = 1;
 127         }
 128
 129         return 0;
 130 }
 131 early_param("swiotlb", setup_io_tlb_npages);
 132
 133 static bool no_iotlb_memory;
 134
 135 unsigned long swiotlb_nr_tbl(void)
 136 {
 137         return unlikely(no_iotlb_memory) ? 0 : io_tlb_nslabs;
 138 }
 139 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_nr_tbl);
 140
 141 unsigned int swiotlb_max_segment(void)
 142 {
 143         return unlikely(no_iotlb_memory) ? 0 : max_segment;
 144 }
 145 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_max_segment);
 146
 147 void swiotlb_set_max_segment(unsigned int val)
 148 {
 149         if (swiotlb_force == SWIOTLB_FORCE)
 150                 max_segment = 1;
 151         else
 152                 max_segment = rounddown(val, PAGE_SIZE);
 153 }
 154
 155 unsigned long swiotlb_size_or_default(void)
 156 {
 157         unsigned long size;
 158
 159         size = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 160
 161         return size ? size : (IO_TLB_DEFAULT_SIZE);
 162 }
 163
 164 void __init swiotlb_adjust_size(unsigned long new_size)
 165 {
 166         unsigned long size;
 167
 168         /*
 169          * If swiotlb parameter has not been specified, give a chance to
 170          * architectures such as those supporting memory encryption to
 171          * adjust/expand SWIOTLB size for their use.
 172          */
 173         if (!io_tlb_nslabs) {
 174                 size = ALIGN(new_size, 1 << IO_TLB_SHIFT);
 175                 io_tlb_nslabs = size >> IO_TLB_SHIFT;
 176                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 177
 178                 pr_info("SWIOTLB bounce buffer size adjusted to %luMB", size >> 20);
 179         }
 180 }
 181
 182 void swiotlb_print_info(void)
 183 {
 184         unsigned long bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 185
 186         if (no_iotlb_memory) {
 187                 pr_warn("No low mem\n");
 188                 return;
 189         }
 190
 191         pr_info("mapped [mem %pa-%pa] (%luMB)\n", &io_tlb_start, &io_tlb_end,
 192                bytes >> 20);
 193 }
 194
 195 /*
 196  * Early SWIOTLB allocation may be too early to allow an architecture to
 197  * perform the desired operations.  This function allows the architecture to
 198  * call SWIOTLB when the operations are possible.  It needs to be called
 199  * before the SWIOTLB memory is used.
 200  */
 201 void __init swiotlb_update_mem_attributes(void)
 202 {
 203         void *vaddr;
 204         unsigned long bytes;
 205
 206         if (no_iotlb_memory || late_alloc)
 207                 return;
 208
 209         vaddr = phys_to_virt(io_tlb_start);
 210         bytes = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 211         set_memory_decrypted((unsigned long)vaddr, bytes >> PAGE_SHIFT);
 212         memset(vaddr, 0, bytes);
 213 }
 214
 215 int __init swiotlb_init_with_tbl(char *tlb, unsigned long nslabs, int verbose)
 216 {
 217         unsigned long i, bytes;
 218         size_t alloc_size;
 219
 220         bytes = nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 221
 222         io_tlb_nslabs = nslabs;
 223         io_tlb_start = __pa(tlb);
 224         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 225
 226         /*
 227          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 228          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 229          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 230          */
 231         alloc_size = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(int));
 232         io_tlb_list = memblock_alloc(alloc_size, PAGE_SIZE);
 233         if (!io_tlb_list)
 234                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%lx\n",
 235                       __func__, alloc_size, PAGE_SIZE);
 236
 237         alloc_size = PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t));
 238         io_tlb_orig_addr = memblock_alloc(alloc_size, PAGE_SIZE);
 239         if (!io_tlb_orig_addr)
 240                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes align=0x%lx\n",
 241                       __func__, alloc_size, PAGE_SIZE);
 242
 243         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++) {
 244                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
 245                 io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 246         }
 247         io_tlb_index = 0;
 248         no_iotlb_memory = false;
 249
 250         if (verbose)
 251                 swiotlb_print_info();
 252
 253         swiotlb_set_max_segment(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 254         return 0;
 255 }
 256
 257 /*
 258  * Statically reserve bounce buffer space and initialize bounce buffer data
 259  * structures for the software IO TLB used to implement the DMA API.
 260  */
 261 void  __init
 262 swiotlb_init(int verbose)
 263 {
 264         size_t default_size = IO_TLB_DEFAULT_SIZE;
 265         unsigned char *vstart;
 266         unsigned long bytes;
 267
 268         if (!io_tlb_nslabs) {
 269                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 270                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 271         }
 272
 273         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 274
 275         /* Get IO TLB memory from the low pages */
 276         vstart = memblock_alloc_low(PAGE_ALIGN(bytes), PAGE_SIZE);
 277         if (vstart && !swiotlb_init_with_tbl(vstart, io_tlb_nslabs, verbose))
 278                 return;
 279
 280         if (io_tlb_start) {
 281                 memblock_free_early(io_tlb_start,
 282                                     PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 283                 io_tlb_start = 0;
 284         }
 285         pr_warn("Cannot allocate buffer");
 286         no_iotlb_memory = true;
 287 }
 288
 289 /*
 290  * Systems with larger DMA zones (those that don't support ISA) can
 291  * initialize the swiotlb later using the slab allocator if needed.
 292  * This should be just like above, but with some error catching.
 293  */
 294 int
 295 swiotlb_late_init_with_default_size(size_t default_size)
 296 {
 297         unsigned long bytes, req_nslabs = io_tlb_nslabs;
 298         unsigned char *vstart = NULL;
 299         unsigned int order;
 300         int rc = 0;
 301
 302         if (!io_tlb_nslabs) {
 303                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 304                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 305         }
 306
 307         /*
 308          * Get IO TLB memory from the low pages
 309          */
 310         order = get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 311         io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 312         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 313
 314         while ((SLABS_PER_PAGE << order) > IO_TLB_MIN_SLABS) {
 315                 vstart = (void *)__get_free_pages(GFP_DMA | __GFP_NOWARN,
 316                                                   order);
 317                 if (vstart)
 318                         break;
 319                 order--;
 320         }
 321
 322         if (!vstart) {
 323                 io_tlb_nslabs = req_nslabs;
 324                 return -ENOMEM;
 325         }
 326         if (order != get_order(bytes)) {
 327                 pr_warn("only able to allocate %ld MB\n",
 328                         (PAGE_SIZE << order) >> 20);
 329                 io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 330         }
 331         rc = swiotlb_late_init_with_tbl(vstart, io_tlb_nslabs);
 332         if (rc)
 333                 free_pages((unsigned long)vstart, order);
 334
 335         return rc;
 336 }
 337
 338 static void swiotlb_cleanup(void)
 339 {
 340         io_tlb_end = 0;
 341         io_tlb_start = 0;
 342         io_tlb_nslabs = 0;
 343         max_segment = 0;
 344 }
 345
 346 int
 347 swiotlb_late_init_with_tbl(char *tlb, unsigned long nslabs)
 348 {
 349         unsigned long i, bytes;
 350
 351         bytes = nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 352
 353         io_tlb_nslabs = nslabs;
 354         io_tlb_start = virt_to_phys(tlb);
 355         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 356
 357         set_memory_decrypted((unsigned long)tlb, bytes >> PAGE_SHIFT);
 358         memset(tlb, 0, bytes);
 359
 360         /*
 361          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 362          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 363          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 364          */
 365         io_tlb_list = (unsigned int *)__get_free_pages(GFP_KERNEL,
 366                                       get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
 367         if (!io_tlb_list)
 368                 goto cleanup3;
 369
 370         io_tlb_orig_addr = (phys_addr_t *)
 371                 __get_free_pages(GFP_KERNEL,
 372                                  get_order(io_tlb_nslabs *
 373                                            sizeof(phys_addr_t)));
 374         if (!io_tlb_orig_addr)
 375                 goto cleanup4;
 376
 377         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++) {
 378                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
 379                 io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 380         }
 381         io_tlb_index = 0;
 382         no_iotlb_memory = false;
 383
 384         swiotlb_print_info();
 385
 386         late_alloc = 1;
 387
 388         swiotlb_set_max_segment(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 389
 390         return 0;
 391
 392 cleanup4:
 393         free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
 394                                                          sizeof(int)));
 395         io_tlb_list = NULL;
 396 cleanup3:
 397         swiotlb_cleanup();
 398         return -ENOMEM;
 399 }
 400
 401 void __init swiotlb_exit(void)
 402 {
 403         if (!io_tlb_orig_addr)
 404                 return;
 405
 406         if (late_alloc) {
 407                 free_pages((unsigned long)io_tlb_orig_addr,
 408                            get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
 409                 free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
 410                                                                  sizeof(int)));
 411                 free_pages((unsigned long)phys_to_virt(io_tlb_start),
 412                            get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 413         } else {
 414                 memblock_free_late(__pa(io_tlb_orig_addr),
 415                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
 416                 memblock_free_late(__pa(io_tlb_list),
 417                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
 418                 memblock_free_late(io_tlb_start,
 419                                    PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 420         }
 421         swiotlb_cleanup();
 422 }
 423
 424 /*
 425  * Bounce: copy the swiotlb buffer from or back to the original dma location
 426  */
 427 static void swiotlb_bounce(phys_addr_t orig_addr, phys_addr_t tlb_addr,
 428                            size_t size, enum dma_data_direction dir)
 429 {
 430         unsigned long pfn = PFN_DOWN(orig_addr);
 431         unsigned char *vaddr = phys_to_virt(tlb_addr);
 432
 433         if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn))) {
 434                 /* The buffer does not have a mapping.  Map it in and copy */
 435                 unsigned int offset = orig_addr & ~PAGE_MASK;
 436                 char *buffer;
 437                 unsigned int sz = 0;
 438                 unsigned long flags;
 439
 440                 while (size) {
 441                         sz = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
 442
 443                         local_irq_save(flags);
 444                         buffer = kmap_atomic(pfn_to_page(pfn));
 445                         if (dir == DMA_TO_DEVICE)
 446                                 memcpy(vaddr, buffer + offset, sz);
 447                         else
 448                                 memcpy(buffer + offset, vaddr, sz);
 449                         kunmap_atomic(buffer);
 450                         local_irq_restore(flags);
 451
 452                         size -= sz;
 453                         pfn++;
 454                         vaddr += sz;
 455                         offset = 0;
 456                 }
 457         } else if (dir == DMA_TO_DEVICE) {
 458                 memcpy(vaddr, phys_to_virt(orig_addr), size);
 459         } else {
 460                 memcpy(phys_to_virt(orig_addr), vaddr, size);
 461         }
 462 }
 463
 464 phys_addr_t swiotlb_tbl_map_single(struct device *hwdev, phys_addr_t orig_addr,
 465                 size_t mapping_size, size_t alloc_size,
 466                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 467 {
 468         dma_addr_t tbl_dma_addr = phys_to_dma_unencrypted(hwdev, io_tlb_start);
 469         unsigned long flags;
 470         phys_addr_t tlb_addr;
 471         unsigned int nslots, stride, index, wrap;
 472         int i;
 473         unsigned long mask;
 474         unsigned long offset_slots;
 475         unsigned long max_slots;
 476         unsigned long tmp_io_tlb_used;
 477
 478         if (no_iotlb_memory)
 479                 panic("Can not allocate SWIOTLB buffer earlier and can't now provide you with the DMA bounce buffer");
 480
 481         if (mem_encrypt_active())
 482                 pr_warn_once("Memory encryption is active and system is using DMA bounce buffers\n");
 483
 484         if (mapping_size > alloc_size) {
 485                 dev_warn_once(hwdev, "Invalid sizes (mapping: %zd bytes, alloc: %zd bytes)",
 486                               mapping_size, alloc_size);
 487                 return (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR;
 488         }
 489
 490         mask = dma_get_seg_boundary(hwdev);
 491
 492         tbl_dma_addr &= mask;
 493
 494         offset_slots = ALIGN(tbl_dma_addr, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 495
 496         /*
 497          * Carefully handle integer overflow which can occur when mask == ~0UL.
 498          */
 499         max_slots = mask + 1
 500                     ? ALIGN(mask + 1, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT
 501                     : 1UL << (BITS_PER_LONG - IO_TLB_SHIFT);
 502
 503         /*
 504          * For mappings greater than or equal to a page, we limit the stride
 505          * (and hence alignment) to a page size.
 506          */
 507         nslots = ALIGN(alloc_size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 508         if (alloc_size >= PAGE_SIZE)
 509                 stride = (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT));
 510         else
 511                 stride = 1;
 512
 513         BUG_ON(!nslots);
 514
 515         /*
 516          * Find suitable number of IO TLB entries size that will fit this
 517          * request and allocate a buffer from that IO TLB pool.
 518          */
 519         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 520
 521         if (unlikely(nslots > io_tlb_nslabs - io_tlb_used))
 522                 goto not_found;
 523
 524         index = ALIGN(io_tlb_index, stride);
 525         if (index >= io_tlb_nslabs)
 526                 index = 0;
 527         wrap = index;
 528
 529         do {
 530                 while (iommu_is_span_boundary(index, nslots, offset_slots,
 531                                               max_slots)) {
 532                         index += stride;
 533                         if (index >= io_tlb_nslabs)
 534                                 index = 0;
 535                         if (index == wrap)
 536                                 goto not_found;
 537                 }
 538
 539                 /*
 540                  * If we find a slot that indicates we have 'nslots' number of
 541                  * contiguous buffers, we allocate the buffers from that slot
 542                  * and mark the entries as '0' indicating unavailable.
 543                  */
 544                 if (io_tlb_list[index] >= nslots) {
 545                         int count = 0;
 546
 547                         for (i = index; i < (int) (index + nslots); i++)
 548                                 io_tlb_list[i] = 0;
 549                         for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE - 1) && io_tlb_list[i]; i--)
 550                                 io_tlb_list[i] = ++count;
 551                         tlb_addr = io_tlb_start + (index << IO_TLB_SHIFT);
 552
 553                         /*
 554                          * Update the indices to avoid searching in the next
 555                          * round.
 556                          */
 557                         io_tlb_index = ((index + nslots) < io_tlb_nslabs
 558                                         ? (index + nslots) : 0);
 559
 560                         goto found;
 561                 }
 562                 index += stride;
 563                 if (index >= io_tlb_nslabs)
 564                         index = 0;
 565         } while (index != wrap);
 566
 567 not_found:
 568         tmp_io_tlb_used = io_tlb_used;
 569
 570         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 571         if (!(attrs & DMA_ATTR_NO_WARN) && printk_ratelimit())
 572                 dev_warn(hwdev, "swiotlb buffer is full (sz: %zd bytes), total %lu (slots), used %lu (slots)\n",
 573                          alloc_size, io_tlb_nslabs, tmp_io_tlb_used);
 574         return (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR;
 575 found:
 576         io_tlb_used += nslots;
 577         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 578
 579         /*
 580          * Save away the mapping from the original address to the DMA address.
 581          * This is needed when we sync the memory.  Then we sync the buffer if
 582          * needed.
 583          */
 584         for (i = 0; i < nslots; i++)
 585                 io_tlb_orig_addr[index+i] = orig_addr + (i << IO_TLB_SHIFT);
 586         if (!(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) &&
 587             (dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 588                 swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr, mapping_size, DMA_TO_DEVICE);
 589
 590         return tlb_addr;
 591 }
 592
 593 /*
 594  * tlb_addr is the physical address of the bounce buffer to unmap.
 595  */
 596 void swiotlb_tbl_unmap_single(struct device *hwdev, phys_addr_t tlb_addr,
 597                               size_t mapping_size, size_t alloc_size,
 598                               enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 599 {
 600         unsigned long flags;
 601         int i, count, nslots = ALIGN(alloc_size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 602         int index = (tlb_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 603         phys_addr_t orig_addr = io_tlb_orig_addr[index];
 604
 605         /*
 606          * First, sync the memory before unmapping the entry
 607          */
 608         if (orig_addr != INVALID_PHYS_ADDR &&
 609             !(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) &&
 610             ((dir == DMA_FROM_DEVICE) || (dir == DMA_BIDIRECTIONAL)))
 611                 swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr, mapping_size, DMA_FROM_DEVICE);
 612
 613         /*
 614          * Return the buffer to the free list by setting the corresponding
 615          * entries to indicate the number of contiguous entries available.
 616          * While returning the entries to the free list, we merge the entries
 617          * with slots below and above the pool being returned.
 618          */
 619         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 620         {
 621                 count = ((index + nslots) < ALIGN(index + 1, IO_TLB_SEGSIZE) ?
 622                          io_tlb_list[index + nslots] : 0);
 623                 /*
 624                  * Step 1: return the slots to the free list, merging the
 625                  * slots with superceeding slots
 626                  */
 627                 for (i = index + nslots - 1; i >= index; i--) {
 628                         io_tlb_list[i] = ++count;
 629                         io_tlb_orig_addr[i] = INVALID_PHYS_ADDR;
 630                 }
 631                 /*
 632                  * Step 2: merge the returned slots with the preceding slots,
 633                  * if available (non zero)
 634                  */
 635                 for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE -1) && io_tlb_list[i]; i--)
 636                         io_tlb_list[i] = ++count;
 637
 638                 io_tlb_used -= nslots;
 639         }
 640         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 641 }
 642
 643 void swiotlb_tbl_sync_single(struct device *hwdev, phys_addr_t tlb_addr,
 644                              size_t size, enum dma_data_direction dir,
 645                              enum dma_sync_target target)
 646 {
 647         int index = (tlb_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 648         phys_addr_t orig_addr = io_tlb_orig_addr[index];
 649
 650         if (orig_addr == INVALID_PHYS_ADDR)
 651                 return;
 652         orig_addr += (unsigned long)tlb_addr & ((1 << IO_TLB_SHIFT) - 1);
 653
 654         switch (target) {
 655         case SYNC_FOR_CPU:
 656                 if (likely(dir == DMA_FROM_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 657                         swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr,
 658                                        size, DMA_FROM_DEVICE);
 659                 else
 660                         BUG_ON(dir != DMA_TO_DEVICE);
 661                 break;
 662         case SYNC_FOR_DEVICE:
 663                 if (likely(dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 664                         swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr,
 665                                        size, DMA_TO_DEVICE);
 666                 else
 667                         BUG_ON(dir != DMA_FROM_DEVICE);
 668                 break;
 669         default:
 670                 BUG();
 671         }
 672 }
 673
 674 /*
 675  * Create a swiotlb mapping for the buffer at @paddr, and in case of DMAing
 676  * to the device copy the data into it as well.
 677  */
 678 dma_addr_t swiotlb_map(struct device *dev, phys_addr_t paddr, size_t size,
 679                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
 680 {
 681         phys_addr_t swiotlb_addr;
 682         dma_addr_t dma_addr;
 683
 684         trace_swiotlb_bounced(dev, phys_to_dma(dev, paddr), size,
 685                               swiotlb_force);
 686
 687         swiotlb_addr = swiotlb_tbl_map_single(dev, paddr, size, size, dir,
 688                         attrs);
 689         if (swiotlb_addr == (phys_addr_t)DMA_MAPPING_ERROR)
 690                 return DMA_MAPPING_ERROR;
 691
 692         /* Ensure that the address returned is DMA'ble */
 693         dma_addr = phys_to_dma_unencrypted(dev, swiotlb_addr);
 694         if (unlikely(!dma_capable(dev, dma_addr, size, true))) {
 695                 swiotlb_tbl_unmap_single(dev, swiotlb_addr, size, size, dir,
 696                         attrs | DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC);
 697                 dev_WARN_ONCE(dev, 1,
 698                         "swiotlb addr %pad+%zu overflow (mask %llx, bus limit %llx).\n",
 699                         &dma_addr, size, *dev->dma_mask, dev->bus_dma_limit);
 700                 return DMA_MAPPING_ERROR;
 701         }
 702
 703         if (!dev_is_dma_coherent(dev) && !(attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC))
 704                 arch_sync_dma_for_device(swiotlb_addr, size, dir);
 705         return dma_addr;
 706 }
 707
 708 size_t swiotlb_max_mapping_size(struct device *dev)
 709 {
 710         return ((size_t)1 << IO_TLB_SHIFT) * IO_TLB_SEGSIZE;
 711 }
 712
 713 bool is_swiotlb_active(void)
 714 {
 715         /*
 716          * When SWIOTLB is initialized, even if io_tlb_start points to physical
 717          * address zero, io_tlb_end surely doesn't.
 718          */
 719         return io_tlb_end != 0;
 720 }
 721
 722 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
 723
 724 static int __init swiotlb_create_debugfs(void)
 725 {
 726         struct dentry *root;
 727
 728         root = debugfs_create_dir("swiotlb", NULL);
 729         debugfs_create_ulong("io_tlb_nslabs", 0400, root, &io_tlb_nslabs);
 730         debugfs_create_ulong("io_tlb_used", 0400, root, &io_tlb_used);
 731         return 0;
 732 }
 733
 734 late_initcall(swiotlb_create_debugfs);
 735
 736 #endif