Merge remote-tracking branch 'lsk/v3.10/topic/of' into linux-linaro-lsk
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / arch / arm / mm / dma-mapping.c
1 /*
2  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
3  *
4  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation.
9  *
10  *  DMA uncached mapping support.
11  */
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/gfp.h>
15 #include <linux/errno.h>
16 #include <linux/list.h>
17 #include <linux/init.h>
18 #include <linux/device.h>
19 #include <linux/dma-mapping.h>
20 #include <linux/dma-contiguous.h>
21 #include <linux/highmem.h>
22 #include <linux/memblock.h>
23 #include <linux/slab.h>
24 #include <linux/iommu.h>
25 #include <linux/io.h>
26 #include <linux/vmalloc.h>
27 #include <linux/sizes.h>
28
29 #include <asm/memory.h>
30 #include <asm/highmem.h>
31 #include <asm/cacheflush.h>
32 #include <asm/tlbflush.h>
33 #include <asm/mach/arch.h>
34 #include <asm/dma-iommu.h>
35 #include <asm/mach/map.h>
36 #include <asm/system_info.h>
37 #include <asm/dma-contiguous.h>
38
39 #include "mm.h"
40
41 /*
42  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
43  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
44  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
45  * represent the transitions between these two ownership states.
46  *
47  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
48  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
49  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
50  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
51  *
52  */
53 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
54                 size_t, enum dma_data_direction);
55 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
56                 size_t, enum dma_data_direction);
57
58 /**
59  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
60  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
61  * @page: page that buffer resides in
62  * @offset: offset into page for start of buffer
63  * @size: size of buffer to map
64  * @dir: DMA transfer direction
65  *
66  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
67  * or written back.
68  *
69  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
70  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
71  */
72 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
73              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
74              struct dma_attrs *attrs)
75 {
76         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
77                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
78         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
79 }
80
81 static dma_addr_t arm_coherent_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
82              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
83              struct dma_attrs *attrs)
84 {
85         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
86 }
87
88 /**
89  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
90  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
91  * @handle: DMA address of buffer
92  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
93  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
94  *
95  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
96  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
97  * All other usages are undefined.
98  *
99  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
100  * whatever the device wrote there.
101  */
102 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
103                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
104                 struct dma_attrs *attrs)
105 {
106         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
107                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
108                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
109 }
110
111 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
112                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
113 {
114         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
115         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
116         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
117 }
118
119 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
120                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
121 {
122         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
123         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
124         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
125 }
126
127 struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
128         .alloc                  = arm_dma_alloc,
129         .free                   = arm_dma_free,
130         .mmap                   = arm_dma_mmap,
131         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
132         .map_page               = arm_dma_map_page,
133         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
134         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
135         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
136         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
137         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
138         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
139         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
140         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
141 };
142 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
143
144 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
145         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs);
146 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
147                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs);
148
149 struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
150         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
151         .free                   = arm_coherent_dma_free,
152         .mmap                   = arm_dma_mmap,
153         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
154         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
155         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
156         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
157 };
158 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
159
160 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
161 {
162         u64 mask = (u64)arm_dma_limit;
163
164         if (dev) {
165                 mask = dev->coherent_dma_mask;
166
167                 /*
168                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
169                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
170                  */
171                 if (mask == 0) {
172                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
173                         return 0;
174                 }
175
176                 if ((~mask) & (u64)arm_dma_limit) {
177                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask %#llx is smaller "
178                                  "than system GFP_DMA mask %#llx\n",
179                                  mask, (u64)arm_dma_limit);
180                         return 0;
181                 }
182         }
183
184         return mask;
185 }
186
187 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size)
188 {
189         /*
190          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
191          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
192          */
193         if (PageHighMem(page)) {
194                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
195                 phys_addr_t end = base + size;
196                 while (size > 0) {
197                         void *ptr = kmap_atomic(page);
198                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
199                         dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
200                         kunmap_atomic(ptr);
201                         page++;
202                         size -= PAGE_SIZE;
203                 }
204                 outer_flush_range(base, end);
205         } else {
206                 void *ptr = page_address(page);
207                 memset(ptr, 0, size);
208                 dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
209                 outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
210         }
211 }
212
213 /*
214  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
215  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
216  */
217 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
218 {
219         unsigned long order = get_order(size);
220         struct page *page, *p, *e;
221
222         page = alloc_pages(gfp, order);
223         if (!page)
224                 return NULL;
225
226         /*
227          * Now split the huge page and free the excess pages
228          */
229         split_page(page, order);
230         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
231                 __free_page(p);
232
233         __dma_clear_buffer(page, size);
234
235         return page;
236 }
237
238 /*
239  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
240  */
241 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
242 {
243         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
244
245         while (page < e) {
246                 __free_page(page);
247                 page++;
248         }
249 }
250
251 #ifdef CONFIG_MMU
252 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
253 #warning ARM Coherent DMA allocator does not (yet) support huge TLB
254 #endif
255
256 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
257                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
258                                      const void *caller);
259
260 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
261                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
262                                  const void *caller);
263
264 static void *
265 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
266         const void *caller)
267 {
268         /*
269          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
270          * set VM_USERMAP flags too.
271          */
272         return dma_common_contiguous_remap(page, size,
273                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
274                         prot, caller);
275 }
276
277 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
278 {
279         dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
280                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
281 }
282
283 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
284
285 struct dma_pool {
286         size_t size;
287         spinlock_t lock;
288         unsigned long *bitmap;
289         unsigned long nr_pages;
290         void *vaddr;
291         struct page **pages;
292 };
293
294 static struct dma_pool atomic_pool = {
295         .size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE,
296 };
297
298 static int __init early_coherent_pool(char *p)
299 {
300         atomic_pool.size = memparse(p, &p);
301         return 0;
302 }
303 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
304
305 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
306 {
307         /*
308          * Catch any attempt to set the pool size too late.
309          */
310         BUG_ON(atomic_pool.vaddr);
311
312         /*
313          * Set architecture specific coherent pool size only if
314          * it has not been changed by kernel command line parameter.
315          */
316         if (atomic_pool.size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
317                 atomic_pool.size = size;
318 }
319
320 /*
321  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
322  */
323 static int __init atomic_pool_init(void)
324 {
325         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
326         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(pgprot_kernel);
327         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
328         unsigned long nr_pages = pool->size >> PAGE_SHIFT;
329         unsigned long *bitmap;
330         struct page *page;
331         struct page **pages;
332         void *ptr;
333         int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(nr_pages) * sizeof(long);
334
335         bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
336         if (!bitmap)
337                 goto no_bitmap;
338
339         pages = kzalloc(nr_pages * sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
340         if (!pages)
341                 goto no_pages;
342
343         if (IS_ENABLED(CONFIG_DMA_CMA))
344                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, pool->size, prot, &page,
345                                               atomic_pool_init);
346         else
347                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, pool->size, gfp, prot, &page,
348                                            atomic_pool_init);
349         if (ptr) {
350                 int i;
351
352                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
353                         pages[i] = page + i;
354
355                 spin_lock_init(&pool->lock);
356                 pool->vaddr = ptr;
357                 pool->pages = pages;
358                 pool->bitmap = bitmap;
359                 pool->nr_pages = nr_pages;
360                 pr_info("DMA: preallocated %u KiB pool for atomic coherent allocations\n",
361                        (unsigned)pool->size / 1024);
362                 return 0;
363         }
364
365         kfree(pages);
366 no_pages:
367         kfree(bitmap);
368 no_bitmap:
369         pr_err("DMA: failed to allocate %u KiB pool for atomic coherent allocation\n",
370                (unsigned)pool->size / 1024);
371         return -ENOMEM;
372 }
373 /*
374  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
375  */
376 postcore_initcall(atomic_pool_init);
377
378 struct dma_contig_early_reserve {
379         phys_addr_t base;
380         unsigned long size;
381 };
382
383 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
384
385 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
386
387 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
388 {
389         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
390         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
391         dma_mmu_remap_num++;
392 }
393
394 void __init dma_contiguous_remap(void)
395 {
396         int i;
397         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
398                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
399                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
400                 struct map_desc map;
401                 unsigned long addr;
402
403                 if (end > arm_lowmem_limit)
404                         end = arm_lowmem_limit;
405                 if (start >= end)
406                         continue;
407
408                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
409                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
410                 map.length = end - start;
411                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
412
413                 /*
414                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
415                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
416                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
417                  *
418                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
419                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
420                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
421                  */
422                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
423                      addr += PMD_SIZE)
424                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
425
426                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
427                                        __phys_to_virt(end));
428
429                 iotable_init(&map, 1);
430         }
431 }
432
433 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
434                             void *data)
435 {
436         struct page *page = virt_to_page(addr);
437         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
438
439         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
440         return 0;
441 }
442
443 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
444 {
445         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
446         unsigned end = start + size;
447
448         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
449         dsb();
450         flush_tlb_kernel_range(start, end);
451 }
452
453 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
454                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
455                                  const void *caller)
456 {
457         struct page *page;
458         void *ptr;
459         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
460         if (!page)
461                 return NULL;
462
463         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
464         if (!ptr) {
465                 __dma_free_buffer(page, size);
466                 return NULL;
467         }
468
469         *ret_page = page;
470         return ptr;
471 }
472
473 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
474 {
475         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
476         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
477         unsigned int pageno;
478         unsigned long flags;
479         void *ptr = NULL;
480         unsigned long align_mask;
481
482         if (!pool->vaddr) {
483                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
484                 return NULL;
485         }
486
487         /*
488          * Align the region allocation - allocations from pool are rather
489          * small, so align them to their order in pages, minimum is a page
490          * size. This helps reduce fragmentation of the DMA space.
491          */
492         align_mask = (1 << get_order(size)) - 1;
493
494         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
495         pageno = bitmap_find_next_zero_area(pool->bitmap, pool->nr_pages,
496                                             0, count, align_mask);
497         if (pageno < pool->nr_pages) {
498                 bitmap_set(pool->bitmap, pageno, count);
499                 ptr = pool->vaddr + PAGE_SIZE * pageno;
500                 *ret_page = pool->pages[pageno];
501         } else {
502                 pr_err_once("ERROR: %u KiB atomic DMA coherent pool is too small!\n"
503                             "Please increase it with coherent_pool= kernel parameter!\n",
504                             (unsigned)pool->size / 1024);
505         }
506         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
507
508         return ptr;
509 }
510
511 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
512 {
513         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
514         void *end = start + size;
515         void *pool_start = pool->vaddr;
516         void *pool_end = pool->vaddr + pool->size;
517
518         if (start < pool_start || start >= pool_end)
519                 return false;
520
521         if (end <= pool_end)
522                 return true;
523
524         WARN(1, "Wrong coherent size(%p-%p) from atomic pool(%p-%p)\n",
525              start, end - 1, pool_start, pool_end - 1);
526
527         return false;
528 }
529
530 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
531 {
532         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
533         unsigned long pageno, count;
534         unsigned long flags;
535
536         if (!__in_atomic_pool(start, size))
537                 return 0;
538
539         pageno = (start - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
540         count = size >> PAGE_SHIFT;
541
542         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
543         bitmap_clear(pool->bitmap, pageno, count);
544         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
545
546         return 1;
547 }
548
549 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
550                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
551                                      const void *caller)
552 {
553         unsigned long order = get_order(size);
554         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
555         struct page *page;
556         void *ptr;
557
558         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
559         if (!page)
560                 return NULL;
561
562         __dma_clear_buffer(page, size);
563
564         if (PageHighMem(page)) {
565                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
566                 if (!ptr) {
567                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
568                         return NULL;
569                 }
570         } else {
571                 __dma_remap(page, size, prot);
572                 ptr = page_address(page);
573         }
574         *ret_page = page;
575         return ptr;
576 }
577
578 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
579                                    void *cpu_addr, size_t size)
580 {
581         if (PageHighMem(page))
582                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
583         else
584                 __dma_remap(page, size, pgprot_kernel);
585         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
586 }
587
588 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
589 {
590         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
591                             pgprot_writecombine(prot) :
592                             pgprot_dmacoherent(prot);
593         return prot;
594 }
595
596 #define nommu() 0
597
598 #else   /* !CONFIG_MMU */
599
600 #define nommu() 1
601
602 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)   __pgprot(0)
603 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c)      NULL
604 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
605 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret, c)        NULL
606 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        0
607 #define __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size)       do { } while (0)
608 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
609
610 #endif  /* CONFIG_MMU */
611
612 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
613                                    struct page **ret_page)
614 {
615         struct page *page;
616         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
617         if (!page)
618                 return NULL;
619
620         *ret_page = page;
621         return page_address(page);
622 }
623
624
625
626 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
627                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent, const void *caller)
628 {
629         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
630         struct page *page = NULL;
631         void *addr;
632
633 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
634         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
635         if (limit && size >= limit) {
636                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
637                         size, mask);
638                 return NULL;
639         }
640 #endif
641
642         if (!mask)
643                 return NULL;
644
645         if (mask < 0xffffffffULL)
646                 gfp |= GFP_DMA;
647
648         /*
649          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
650          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
651          * handle them.  The real problem is that this flag probably
652          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
653          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
654          */
655         gfp &= ~(__GFP_COMP);
656
657         *handle = DMA_ERROR_CODE;
658         size = PAGE_ALIGN(size);
659
660         if (is_coherent || nommu())
661                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
662         else if (!(gfp & __GFP_WAIT))
663                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
664         else if (!IS_ENABLED(CONFIG_DMA_CMA))
665                 addr = __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, &page, caller);
666         else
667                 addr = __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, &page, caller);
668
669         if (addr)
670                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
671
672         return addr;
673 }
674
675 /*
676  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
677  * virtual and bus address for that space.
678  */
679 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
680                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
681 {
682         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
683         void *memory;
684
685         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
686                 return memory;
687
688         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
689                            __builtin_return_address(0));
690 }
691
692 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
693         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
694 {
695         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
696         void *memory;
697
698         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
699                 return memory;
700
701         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, true,
702                            __builtin_return_address(0));
703 }
704
705 /*
706  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
707  */
708 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
709                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
710                  struct dma_attrs *attrs)
711 {
712         int ret = -ENXIO;
713 #ifdef CONFIG_MMU
714         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
715         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
716         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
717         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
718
719         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
720
721         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
722                 return ret;
723
724         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
725                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
726                                       pfn + off,
727                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
728                                       vma->vm_page_prot);
729         }
730 #endif  /* CONFIG_MMU */
731
732         return ret;
733 }
734
735 /*
736  * Free a buffer as defined by the above mapping.
737  */
738 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
739                            dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs,
740                            bool is_coherent)
741 {
742         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
743
744         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
745                 return;
746
747         size = PAGE_ALIGN(size);
748
749         if (is_coherent || nommu()) {
750                 __dma_free_buffer(page, size);
751         } else if (__free_from_pool(cpu_addr, size)) {
752                 return;
753         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_DMA_CMA)) {
754                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
755                 __dma_free_buffer(page, size);
756         } else {
757                 /*
758                  * Non-atomic allocations cannot be freed with IRQs disabled
759                  */
760                 WARN_ON(irqs_disabled());
761                 __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size);
762         }
763 }
764
765 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
766                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
767 {
768         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
769 }
770
771 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
772                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
773 {
774         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
775 }
776
777 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
778                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
779                  struct dma_attrs *attrs)
780 {
781         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
782         int ret;
783
784         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
785         if (unlikely(ret))
786                 return ret;
787
788         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
789         return 0;
790 }
791
792 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
793         size_t size, enum dma_data_direction dir,
794         void (*op)(const void *, size_t, int))
795 {
796         unsigned long pfn;
797         size_t left = size;
798
799         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
800         offset %= PAGE_SIZE;
801
802         /*
803          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
804          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
805          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
806          * optimized out.
807          */
808         do {
809                 size_t len = left;
810                 void *vaddr;
811
812                 page = pfn_to_page(pfn);
813
814                 if (PageHighMem(page)) {
815                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
816                                 len = PAGE_SIZE - offset;
817
818                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
819                                 vaddr = kmap_atomic(page);
820                                 op(vaddr + offset, len, dir);
821                                 kunmap_atomic(vaddr);
822                         } else {
823                                 vaddr = kmap_high_get(page);
824                                 if (vaddr) {
825                                         op(vaddr + offset, len, dir);
826                                         kunmap_high(page);
827                                 }
828                         }
829                 } else {
830                         vaddr = page_address(page) + offset;
831                         op(vaddr, len, dir);
832                 }
833                 offset = 0;
834                 pfn++;
835                 left -= len;
836         } while (left);
837 }
838
839 /*
840  * Make an area consistent for devices.
841  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
842  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
843  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
844  */
845 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
846         size_t size, enum dma_data_direction dir)
847 {
848         unsigned long paddr;
849
850         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
851
852         paddr = page_to_phys(page) + off;
853         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
854                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
855         } else {
856                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
857         }
858         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
859 }
860
861 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
862         size_t size, enum dma_data_direction dir)
863 {
864         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
865
866         /* FIXME: non-speculating: not required */
867         /* don't bother invalidating if DMA to device */
868         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
869                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
870
871         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
872
873         /*
874          * Mark the D-cache clean for this page to avoid extra flushing.
875          */
876         if (dir != DMA_TO_DEVICE && off == 0 && size >= PAGE_SIZE)
877                 set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
878 }
879
880 /**
881  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
882  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
883  * @sg: list of buffers
884  * @nents: number of buffers to map
885  * @dir: DMA transfer direction
886  *
887  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
888  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
889  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
890  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
891  * sg_dma_{address,length}.
892  *
893  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
894  * here.
895  */
896 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
897                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
898 {
899         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
900         struct scatterlist *s;
901         int i, j;
902
903         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
904 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
905                 s->dma_length = s->length;
906 #endif
907                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
908                                                 s->length, dir, attrs);
909                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
910                         goto bad_mapping;
911         }
912         return nents;
913
914  bad_mapping:
915         for_each_sg(sg, s, i, j)
916                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
917         return 0;
918 }
919
920 /**
921  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
922  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
923  * @sg: list of buffers
924  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
925  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
926  *
927  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
928  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
929  */
930 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
931                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
932 {
933         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
934         struct scatterlist *s;
935
936         int i;
937
938         for_each_sg(sg, s, nents, i)
939                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
940 }
941
942 /**
943  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
944  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
945  * @sg: list of buffers
946  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
947  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
948  */
949 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
950                         int nents, enum dma_data_direction dir)
951 {
952         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
953         struct scatterlist *s;
954         int i;
955
956         for_each_sg(sg, s, nents, i)
957                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
958                                          dir);
959 }
960
961 /**
962  * arm_dma_sync_sg_for_device
963  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
964  * @sg: list of buffers
965  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
966  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
967  */
968 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
969                         int nents, enum dma_data_direction dir)
970 {
971         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
972         struct scatterlist *s;
973         int i;
974
975         for_each_sg(sg, s, nents, i)
976                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
977                                             dir);
978 }
979
980 /*
981  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
982  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
983  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
984  * to this function.
985  */
986 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
987 {
988         if (mask < (u64)arm_dma_limit)
989                 return 0;
990         return 1;
991 }
992 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
993
994 int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask)
995 {
996         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, dma_mask))
997                 return -EIO;
998
999         *dev->dma_mask = dma_mask;
1000
1001         return 0;
1002 }
1003
1004 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
1005
1006 static int __init dma_debug_do_init(void)
1007 {
1008         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
1009         return 0;
1010 }
1011 fs_initcall(dma_debug_do_init);
1012
1013 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1014
1015 /* IOMMU */
1016
1017 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1018                                       size_t size)
1019 {
1020         unsigned int order = get_order(size);
1021         unsigned int align = 0;
1022         unsigned int count, start;
1023         unsigned long flags;
1024
1025         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1026                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1027
1028         count = ((PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT) +
1029                  (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1030
1031         if (order > mapping->order)
1032                 align = (1 << (order - mapping->order)) - 1;
1033
1034         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1035         start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmap, mapping->bits, 0,
1036                                            count, align);
1037         if (start > mapping->bits) {
1038                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1039                 return DMA_ERROR_CODE;
1040         }
1041
1042         bitmap_set(mapping->bitmap, start, count);
1043         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1044
1045         return mapping->base + (start << (mapping->order + PAGE_SHIFT));
1046 }
1047
1048 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1049                                dma_addr_t addr, size_t size)
1050 {
1051         unsigned int start = (addr - mapping->base) >>
1052                              (mapping->order + PAGE_SHIFT);
1053         unsigned int count = ((size >> PAGE_SHIFT) +
1054                               (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1055         unsigned long flags;
1056
1057         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1058         bitmap_clear(mapping->bitmap, start, count);
1059         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1060 }
1061
1062 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1063                                           gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1064 {
1065         struct page **pages;
1066         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1067         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1068         int i = 0;
1069
1070         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1071                 pages = kzalloc(array_size, gfp);
1072         else
1073                 pages = vzalloc(array_size);
1074         if (!pages)
1075                 return NULL;
1076
1077         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS, attrs))
1078         {
1079                 unsigned long order = get_order(size);
1080                 struct page *page;
1081
1082                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
1083                 if (!page)
1084                         goto error;
1085
1086                 __dma_clear_buffer(page, size);
1087
1088                 for (i = 0; i < count; i++)
1089                         pages[i] = page + i;
1090
1091                 return pages;
1092         }
1093
1094         /*
1095          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1096          */
1097         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1098
1099         while (count) {
1100                 int j, order = __fls(count);
1101
1102                 pages[i] = alloc_pages(gfp, order);
1103                 while (!pages[i] && order)
1104                         pages[i] = alloc_pages(gfp, --order);
1105                 if (!pages[i])
1106                         goto error;
1107
1108                 if (order) {
1109                         split_page(pages[i], order);
1110                         j = 1 << order;
1111                         while (--j)
1112                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1113                 }
1114
1115                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
1116                 i += 1 << order;
1117                 count -= 1 << order;
1118         }
1119
1120         return pages;
1121 error:
1122         while (i--)
1123                 if (pages[i])
1124                         __free_pages(pages[i], 0);
1125         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1126                 kfree(pages);
1127         else
1128                 vfree(pages);
1129         return NULL;
1130 }
1131
1132 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1133                                size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1134 {
1135         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1136         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1137         int i;
1138
1139         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS, attrs)) {
1140                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1141         } else {
1142                 for (i = 0; i < count; i++)
1143                         if (pages[i])
1144                                 __free_pages(pages[i], 0);
1145         }
1146
1147         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1148                 kfree(pages);
1149         else
1150                 vfree(pages);
1151         return 0;
1152 }
1153
1154 /*
1155  * Create a CPU mapping for a specified pages
1156  */
1157 static void *
1158 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1159                     const void *caller)
1160 {
1161         return dma_common_pages_remap(pages, size,
1162                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP, prot, caller);
1163         return NULL;
1164 }
1165
1166 /*
1167  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1168  */
1169 static dma_addr_t
1170 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1171 {
1172         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1173         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1174         dma_addr_t dma_addr, iova;
1175         int i, ret = DMA_ERROR_CODE;
1176
1177         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1178         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1179                 return dma_addr;
1180
1181         iova = dma_addr;
1182         for (i = 0; i < count; ) {
1183                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1184                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1185                 unsigned int len, j;
1186
1187                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1188                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1189                                 break;
1190
1191                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1192                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1193                 if (ret < 0)
1194                         goto fail;
1195                 iova += len;
1196                 i = j;
1197         }
1198         return dma_addr;
1199 fail:
1200         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1201         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1202         return DMA_ERROR_CODE;
1203 }
1204
1205 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1206 {
1207         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1208
1209         /*
1210          * add optional in-page offset from iova to size and align
1211          * result to page size
1212          */
1213         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1214         iova &= PAGE_MASK;
1215
1216         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1217         __free_iova(mapping, iova, size);
1218         return 0;
1219 }
1220
1221 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1222 {
1223         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
1224         struct page **pages = pool->pages;
1225         int offs = (addr - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1226
1227         return pages + offs;
1228 }
1229
1230 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, struct dma_attrs *attrs)
1231 {
1232         struct vm_struct *area;
1233
1234         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1235                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1236
1237         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1238                 return cpu_addr;
1239
1240         area = find_vm_area(cpu_addr);
1241         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1242                 return area->pages;
1243         return NULL;
1244 }
1245
1246 static void *__iommu_alloc_atomic(struct device *dev, size_t size,
1247                                   dma_addr_t *handle)
1248 {
1249         struct page *page;
1250         void *addr;
1251
1252         addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1253         if (!addr)
1254                 return NULL;
1255
1256         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size);
1257         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1258                 goto err_mapping;
1259
1260         return addr;
1261
1262 err_mapping:
1263         __free_from_pool(addr, size);
1264         return NULL;
1265 }
1266
1267 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1268                                 dma_addr_t handle, size_t size)
1269 {
1270         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1271         __free_from_pool(cpu_addr, size);
1272 }
1273
1274 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1275             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1276 {
1277         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1278         struct page **pages;
1279         void *addr = NULL;
1280
1281         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1282         size = PAGE_ALIGN(size);
1283
1284         if (!(gfp & __GFP_WAIT))
1285                 return __iommu_alloc_atomic(dev, size, handle);
1286
1287         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs);
1288         if (!pages)
1289                 return NULL;
1290
1291         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1292         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1293                 goto err_buffer;
1294
1295         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1296                 return pages;
1297
1298         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1299                                    __builtin_return_address(0));
1300         if (!addr)
1301                 goto err_mapping;
1302
1303         return addr;
1304
1305 err_mapping:
1306         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1307 err_buffer:
1308         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1309         return NULL;
1310 }
1311
1312 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1313                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1314                     struct dma_attrs *attrs)
1315 {
1316         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1317         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1318         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1319
1320         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1321
1322         if (!pages)
1323                 return -ENXIO;
1324
1325         do {
1326                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1327                 if (ret) {
1328                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1329                         return ret;
1330                 }
1331                 uaddr += PAGE_SIZE;
1332                 usize -= PAGE_SIZE;
1333         } while (usize > 0);
1334
1335         return 0;
1336 }
1337
1338 /*
1339  * free a page as defined by the above mapping.
1340  * Must not be called with IRQs disabled.
1341  */
1342 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1343                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1344 {
1345         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1346         size = PAGE_ALIGN(size);
1347
1348         if (!pages) {
1349                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1350                 return;
1351         }
1352
1353         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1354                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size);
1355                 return;
1356         }
1357
1358         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1359                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
1360                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
1361         }
1362
1363         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1364         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1365 }
1366
1367 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1368                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1369                                  size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1370 {
1371         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1372         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1373
1374         if (!pages)
1375                 return -ENXIO;
1376
1377         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1378                                          GFP_KERNEL);
1379 }
1380
1381 /*
1382  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1383  */
1384 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1385                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1386                           enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1387                           bool is_coherent)
1388 {
1389         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1390         dma_addr_t iova, iova_base;
1391         int ret = 0;
1392         unsigned int count;
1393         struct scatterlist *s;
1394
1395         size = PAGE_ALIGN(size);
1396         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1397
1398         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1399         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1400                 return -ENOMEM;
1401
1402         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1403                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1404                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1405
1406                 if (!is_coherent &&
1407                         !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1408                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1409
1410                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1411                 if (ret < 0)
1412                         goto fail;
1413                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1414                 iova += len;
1415         }
1416         *handle = iova_base;
1417
1418         return 0;
1419 fail:
1420         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1421         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1422         return ret;
1423 }
1424
1425 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1426                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1427                      bool is_coherent)
1428 {
1429         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1430         int i, count = 0;
1431         unsigned int offset = s->offset;
1432         unsigned int size = s->offset + s->length;
1433         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1434
1435         for (i = 1; i < nents; i++) {
1436                 s = sg_next(s);
1437
1438                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1439                 s->dma_length = 0;
1440
1441                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1442                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1443                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1444                                 goto bad_mapping;
1445
1446                         dma->dma_address += offset;
1447                         dma->dma_length = size - offset;
1448
1449                         size = offset = s->offset;
1450                         start = s;
1451                         dma = sg_next(dma);
1452                         count += 1;
1453                 }
1454                 size += s->length;
1455         }
1456         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1457                 is_coherent) < 0)
1458                 goto bad_mapping;
1459
1460         dma->dma_address += offset;
1461         dma->dma_length = size - offset;
1462
1463         return count+1;
1464
1465 bad_mapping:
1466         for_each_sg(sg, s, count, i)
1467                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1468         return 0;
1469 }
1470
1471 /**
1472  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1473  * @dev: valid struct device pointer
1474  * @sg: list of buffers
1475  * @nents: number of buffers to map
1476  * @dir: DMA transfer direction
1477  *
1478  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1479  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1480  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1481  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1482  */
1483 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1484                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1485 {
1486         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1487 }
1488
1489 /**
1490  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1491  * @dev: valid struct device pointer
1492  * @sg: list of buffers
1493  * @nents: number of buffers to map
1494  * @dir: DMA transfer direction
1495  *
1496  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1497  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1498  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1499  * sg_dma_{address,length}.
1500  */
1501 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1502                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1503 {
1504         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1505 }
1506
1507 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1508                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1509                 bool is_coherent)
1510 {
1511         struct scatterlist *s;
1512         int i;
1513
1514         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1515                 if (sg_dma_len(s))
1516                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1517                                                sg_dma_len(s));
1518                 if (!is_coherent &&
1519                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1520                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1521                                               s->length, dir);
1522         }
1523 }
1524
1525 /**
1526  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1527  * @dev: valid struct device pointer
1528  * @sg: list of buffers
1529  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1530  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1531  *
1532  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1533  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1534  */
1535 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1536                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1537 {
1538         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1539 }
1540
1541 /**
1542  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1543  * @dev: valid struct device pointer
1544  * @sg: list of buffers
1545  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1546  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1547  *
1548  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1549  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1550  */
1551 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1552                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1553 {
1554         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1555 }
1556
1557 /**
1558  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1559  * @dev: valid struct device pointer
1560  * @sg: list of buffers
1561  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1562  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1563  */
1564 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1565                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1566 {
1567         struct scatterlist *s;
1568         int i;
1569
1570         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1571                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1572
1573 }
1574
1575 /**
1576  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1577  * @dev: valid struct device pointer
1578  * @sg: list of buffers
1579  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1580  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1581  */
1582 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1583                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1584 {
1585         struct scatterlist *s;
1586         int i;
1587
1588         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1589                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1590 }
1591
1592
1593 /**
1594  * arm_coherent_iommu_map_page
1595  * @dev: valid struct device pointer
1596  * @page: page that buffer resides in
1597  * @offset: offset into page for start of buffer
1598  * @size: size of buffer to map
1599  * @dir: DMA transfer direction
1600  *
1601  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1602  */
1603 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1604              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1605              struct dma_attrs *attrs)
1606 {
1607         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1608         dma_addr_t dma_addr;
1609         int ret, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1610
1611         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1612         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1613                 return dma_addr;
1614
1615         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, 0);
1616         if (ret < 0)
1617                 goto fail;
1618
1619         return dma_addr + offset;
1620 fail:
1621         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1622         return DMA_ERROR_CODE;
1623 }
1624
1625 /**
1626  * arm_iommu_map_page
1627  * @dev: valid struct device pointer
1628  * @page: page that buffer resides in
1629  * @offset: offset into page for start of buffer
1630  * @size: size of buffer to map
1631  * @dir: DMA transfer direction
1632  *
1633  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1634  */
1635 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1636              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1637              struct dma_attrs *attrs)
1638 {
1639         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1640                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1641
1642         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1643 }
1644
1645 /**
1646  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1647  * @dev: valid struct device pointer
1648  * @handle: DMA address of buffer
1649  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1650  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1651  *
1652  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1653  */
1654 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1655                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1656                 struct dma_attrs *attrs)
1657 {
1658         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1659         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1660         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1661         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1662
1663         if (!iova)
1664                 return;
1665
1666         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1667         __free_iova(mapping, iova, len);
1668 }
1669
1670 /**
1671  * arm_iommu_unmap_page
1672  * @dev: valid struct device pointer
1673  * @handle: DMA address of buffer
1674  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1675  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1676  *
1677  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1678  */
1679 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1680                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1681                 struct dma_attrs *attrs)
1682 {
1683         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1684         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1685         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1686         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1687         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1688
1689         if (!iova)
1690                 return;
1691
1692         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1693                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1694
1695         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1696         __free_iova(mapping, iova, len);
1697 }
1698
1699 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1700                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1701 {
1702         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1703         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1704         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1705         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1706
1707         if (!iova)
1708                 return;
1709
1710         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1711 }
1712
1713 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1714                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1715 {
1716         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1717         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1718         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1719         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1720
1721         if (!iova)
1722                 return;
1723
1724         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1725 }
1726
1727 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1728         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1729         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1730         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1731         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1732
1733         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1734         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1735         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1736         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1737
1738         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1739         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1740         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1741         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1742
1743         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
1744 };
1745
1746 struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
1747         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1748         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1749         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1750         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1751
1752         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
1753         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
1754
1755         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
1756         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
1757
1758         .set_dma_mask   = arm_dma_set_mask,
1759 };
1760
1761 /**
1762  * arm_iommu_create_mapping
1763  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1764  * @base: start address of the valid IO address space
1765  * @size: size of the valid IO address space
1766  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1767  *
1768  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1769  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1770  * mapping with IOMMU aware functions.
1771  *
1772  * The client device need to be attached to the mapping with
1773  * arm_iommu_attach_device function.
1774  */
1775 struct dma_iommu_mapping *
1776 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1777                          int order)
1778 {
1779         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1780         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1781         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1782         int err = -ENOMEM;
1783
1784         if (!count)
1785                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1786
1787         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1788         if (!mapping)
1789                 goto err;
1790
1791         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1792         if (!mapping->bitmap)
1793                 goto err2;
1794
1795         mapping->base = base;
1796         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1797         mapping->order = order;
1798         spin_lock_init(&mapping->lock);
1799
1800         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1801         if (!mapping->domain)
1802                 goto err3;
1803
1804         kref_init(&mapping->kref);
1805         return mapping;
1806 err3:
1807         kfree(mapping->bitmap);
1808 err2:
1809         kfree(mapping);
1810 err:
1811         return ERR_PTR(err);
1812 }
1813 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
1814
1815 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1816 {
1817         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1818                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1819
1820         iommu_domain_free(mapping->domain);
1821         kfree(mapping->bitmap);
1822         kfree(mapping);
1823 }
1824
1825 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1826 {
1827         if (mapping)
1828                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1829 }
1830 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
1831
1832 /**
1833  * arm_iommu_attach_device
1834  * @dev: valid struct device pointer
1835  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1836  *      arm_iommu_create_mapping)
1837  *
1838  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1839  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1840  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1841  * the same io address space mapping.
1842  */
1843 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1844                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1845 {
1846         int err;
1847
1848         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1849         if (err)
1850                 return err;
1851
1852         kref_get(&mapping->kref);
1853         dev->archdata.mapping = mapping;
1854         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1855
1856         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1857         return 0;
1858 }
1859 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
1860
1861 /**
1862  * arm_iommu_detach_device
1863  * @dev: valid struct device pointer
1864  *
1865  * Detaches the provided device from a previously attached map.
1866  * This voids the dma operations (dma_map_ops pointer)
1867  */
1868 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
1869 {
1870         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1871
1872         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1873         if (!mapping) {
1874                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
1875                 return;
1876         }
1877
1878         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
1879         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1880         mapping = NULL;
1881         set_dma_ops(dev, NULL);
1882
1883         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
1884 }
1885 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
1886
1887 #endif