Merge branch 'for-next' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/gerg/m68knommu
[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         void *ptr;
190         /*
191          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
192          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
193          */
194         ptr = page_address(page);
195         if (ptr) {
196                 memset(ptr, 0, size);
197                 dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
198                 outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
199         }
200 }
201
202 /*
203  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
204  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
205  */
206 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
207 {
208         unsigned long order = get_order(size);
209         struct page *page, *p, *e;
210
211         page = alloc_pages(gfp, order);
212         if (!page)
213                 return NULL;
214
215         /*
216          * Now split the huge page and free the excess pages
217          */
218         split_page(page, order);
219         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
220                 __free_page(p);
221
222         __dma_clear_buffer(page, size);
223
224         return page;
225 }
226
227 /*
228  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
229  */
230 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
231 {
232         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
233
234         while (page < e) {
235                 __free_page(page);
236                 page++;
237         }
238 }
239
240 #ifdef CONFIG_MMU
241 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
242 #error ARM Coherent DMA allocator does not (yet) support huge TLB
243 #endif
244
245 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
246                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page);
247
248 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
249                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
250                                  const void *caller);
251
252 static void *
253 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
254         const void *caller)
255 {
256         struct vm_struct *area;
257         unsigned long addr;
258
259         /*
260          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
261          * set VM_USERMAP flags too.
262          */
263         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
264                                   caller);
265         if (!area)
266                 return NULL;
267         addr = (unsigned long)area->addr;
268         area->phys_addr = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
269
270         if (ioremap_page_range(addr, addr + size, area->phys_addr, prot)) {
271                 vunmap((void *)addr);
272                 return NULL;
273         }
274         return (void *)addr;
275 }
276
277 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
278 {
279         unsigned int flags = VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP;
280         struct vm_struct *area = find_vm_area(cpu_addr);
281         if (!area || (area->flags & flags) != flags) {
282                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
283                 return;
284         }
285         unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
286         vunmap(cpu_addr);
287 }
288
289 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
290
291 struct dma_pool {
292         size_t size;
293         spinlock_t lock;
294         unsigned long *bitmap;
295         unsigned long nr_pages;
296         void *vaddr;
297         struct page **pages;
298 };
299
300 static struct dma_pool atomic_pool = {
301         .size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE,
302 };
303
304 static int __init early_coherent_pool(char *p)
305 {
306         atomic_pool.size = memparse(p, &p);
307         return 0;
308 }
309 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
310
311 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
312 {
313         /*
314          * Catch any attempt to set the pool size too late.
315          */
316         BUG_ON(atomic_pool.vaddr);
317
318         /*
319          * Set architecture specific coherent pool size only if
320          * it has not been changed by kernel command line parameter.
321          */
322         if (atomic_pool.size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
323                 atomic_pool.size = size;
324 }
325
326 /*
327  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
328  */
329 static int __init atomic_pool_init(void)
330 {
331         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
332         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(pgprot_kernel);
333         unsigned long nr_pages = pool->size >> PAGE_SHIFT;
334         unsigned long *bitmap;
335         struct page *page;
336         struct page **pages;
337         void *ptr;
338         int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(nr_pages) * sizeof(long);
339
340         bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
341         if (!bitmap)
342                 goto no_bitmap;
343
344         pages = kzalloc(nr_pages * sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
345         if (!pages)
346                 goto no_pages;
347
348         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
349                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, pool->size, prot, &page);
350         else
351                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, pool->size, GFP_KERNEL, prot,
352                                            &page, NULL);
353         if (ptr) {
354                 int i;
355
356                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
357                         pages[i] = page + i;
358
359                 spin_lock_init(&pool->lock);
360                 pool->vaddr = ptr;
361                 pool->pages = pages;
362                 pool->bitmap = bitmap;
363                 pool->nr_pages = nr_pages;
364                 pr_info("DMA: preallocated %u KiB pool for atomic coherent allocations\n",
365                        (unsigned)pool->size / 1024);
366                 return 0;
367         }
368
369         kfree(pages);
370 no_pages:
371         kfree(bitmap);
372 no_bitmap:
373         pr_err("DMA: failed to allocate %u KiB pool for atomic coherent allocation\n",
374                (unsigned)pool->size / 1024);
375         return -ENOMEM;
376 }
377 /*
378  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
379  */
380 postcore_initcall(atomic_pool_init);
381
382 struct dma_contig_early_reserve {
383         phys_addr_t base;
384         unsigned long size;
385 };
386
387 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
388
389 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
390
391 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
392 {
393         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
394         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
395         dma_mmu_remap_num++;
396 }
397
398 void __init dma_contiguous_remap(void)
399 {
400         int i;
401         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
402                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
403                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
404                 struct map_desc map;
405                 unsigned long addr;
406
407                 if (end > arm_lowmem_limit)
408                         end = arm_lowmem_limit;
409                 if (start >= end)
410                         continue;
411
412                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
413                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
414                 map.length = end - start;
415                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
416
417                 /*
418                  * Clear previous low-memory mapping
419                  */
420                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
421                      addr += PMD_SIZE)
422                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
423
424                 iotable_init(&map, 1);
425         }
426 }
427
428 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
429                             void *data)
430 {
431         struct page *page = virt_to_page(addr);
432         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
433
434         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
435         return 0;
436 }
437
438 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
439 {
440         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
441         unsigned end = start + size;
442
443         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
444         dsb();
445         flush_tlb_kernel_range(start, end);
446 }
447
448 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
449                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
450                                  const void *caller)
451 {
452         struct page *page;
453         void *ptr;
454         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
455         if (!page)
456                 return NULL;
457
458         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
459         if (!ptr) {
460                 __dma_free_buffer(page, size);
461                 return NULL;
462         }
463
464         *ret_page = page;
465         return ptr;
466 }
467
468 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
469 {
470         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
471         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
472         unsigned int pageno;
473         unsigned long flags;
474         void *ptr = NULL;
475         unsigned long align_mask;
476
477         if (!pool->vaddr) {
478                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
479                 return NULL;
480         }
481
482         /*
483          * Align the region allocation - allocations from pool are rather
484          * small, so align them to their order in pages, minimum is a page
485          * size. This helps reduce fragmentation of the DMA space.
486          */
487         align_mask = (1 << get_order(size)) - 1;
488
489         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
490         pageno = bitmap_find_next_zero_area(pool->bitmap, pool->nr_pages,
491                                             0, count, align_mask);
492         if (pageno < pool->nr_pages) {
493                 bitmap_set(pool->bitmap, pageno, count);
494                 ptr = pool->vaddr + PAGE_SIZE * pageno;
495                 *ret_page = pool->pages[pageno];
496         } else {
497                 pr_err_once("ERROR: %u KiB atomic DMA coherent pool is too small!\n"
498                             "Please increase it with coherent_pool= kernel parameter!\n",
499                             (unsigned)pool->size / 1024);
500         }
501         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
502
503         return ptr;
504 }
505
506 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
507 {
508         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
509         void *end = start + size;
510         void *pool_start = pool->vaddr;
511         void *pool_end = pool->vaddr + pool->size;
512
513         if (start < pool_start || start >= pool_end)
514                 return false;
515
516         if (end <= pool_end)
517                 return true;
518
519         WARN(1, "Wrong coherent size(%p-%p) from atomic pool(%p-%p)\n",
520              start, end - 1, pool_start, pool_end - 1);
521
522         return false;
523 }
524
525 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
526 {
527         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
528         unsigned long pageno, count;
529         unsigned long flags;
530
531         if (!__in_atomic_pool(start, size))
532                 return 0;
533
534         pageno = (start - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
535         count = size >> PAGE_SHIFT;
536
537         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
538         bitmap_clear(pool->bitmap, pageno, count);
539         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
540
541         return 1;
542 }
543
544 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
545                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page)
546 {
547         unsigned long order = get_order(size);
548         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
549         struct page *page;
550
551         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
552         if (!page)
553                 return NULL;
554
555         __dma_clear_buffer(page, size);
556         __dma_remap(page, size, prot);
557
558         *ret_page = page;
559         return page_address(page);
560 }
561
562 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
563                                    size_t size)
564 {
565         __dma_remap(page, size, pgprot_kernel);
566         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
567 }
568
569 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
570 {
571         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
572                             pgprot_writecombine(prot) :
573                             pgprot_dmacoherent(prot);
574         return prot;
575 }
576
577 #define nommu() 0
578
579 #else   /* !CONFIG_MMU */
580
581 #define nommu() 1
582
583 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)   __pgprot(0)
584 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c)      NULL
585 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
586 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret)           NULL
587 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        0
588 #define __free_from_contiguous(dev, page, size)                 do { } while (0)
589 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
590
591 #endif  /* CONFIG_MMU */
592
593 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
594                                    struct page **ret_page)
595 {
596         struct page *page;
597         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
598         if (!page)
599                 return NULL;
600
601         *ret_page = page;
602         return page_address(page);
603 }
604
605
606
607 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
608                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent, const void *caller)
609 {
610         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
611         struct page *page = NULL;
612         void *addr;
613
614 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
615         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
616         if (limit && size >= limit) {
617                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
618                         size, mask);
619                 return NULL;
620         }
621 #endif
622
623         if (!mask)
624                 return NULL;
625
626         if (mask < 0xffffffffULL)
627                 gfp |= GFP_DMA;
628
629         /*
630          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
631          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
632          * handle them.  The real problem is that this flag probably
633          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
634          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
635          */
636         gfp &= ~(__GFP_COMP);
637
638         *handle = DMA_ERROR_CODE;
639         size = PAGE_ALIGN(size);
640
641         if (is_coherent || nommu())
642                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
643         else if (gfp & GFP_ATOMIC)
644                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
645         else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
646                 addr = __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, &page, caller);
647         else
648                 addr = __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, &page);
649
650         if (addr)
651                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
652
653         return addr;
654 }
655
656 /*
657  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
658  * virtual and bus address for that space.
659  */
660 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
661                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
662 {
663         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
664         void *memory;
665
666         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
667                 return memory;
668
669         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
670                            __builtin_return_address(0));
671 }
672
673 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
674         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
675 {
676         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
677         void *memory;
678
679         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
680                 return memory;
681
682         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, true,
683                            __builtin_return_address(0));
684 }
685
686 /*
687  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
688  */
689 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
690                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
691                  struct dma_attrs *attrs)
692 {
693         int ret = -ENXIO;
694 #ifdef CONFIG_MMU
695         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
696         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
697         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
698         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
699
700         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
701
702         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
703                 return ret;
704
705         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
706                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
707                                       pfn + off,
708                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
709                                       vma->vm_page_prot);
710         }
711 #endif  /* CONFIG_MMU */
712
713         return ret;
714 }
715
716 /*
717  * Free a buffer as defined by the above mapping.
718  */
719 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
720                            dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs,
721                            bool is_coherent)
722 {
723         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
724
725         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
726                 return;
727
728         size = PAGE_ALIGN(size);
729
730         if (is_coherent || nommu()) {
731                 __dma_free_buffer(page, size);
732         } else if (__free_from_pool(cpu_addr, size)) {
733                 return;
734         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
735                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
736                 __dma_free_buffer(page, size);
737         } else {
738                 /*
739                  * Non-atomic allocations cannot be freed with IRQs disabled
740                  */
741                 WARN_ON(irqs_disabled());
742                 __free_from_contiguous(dev, page, size);
743         }
744 }
745
746 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
747                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
748 {
749         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
750 }
751
752 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
753                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
754 {
755         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
756 }
757
758 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
759                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
760                  struct dma_attrs *attrs)
761 {
762         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
763         int ret;
764
765         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
766         if (unlikely(ret))
767                 return ret;
768
769         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
770         return 0;
771 }
772
773 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
774         size_t size, enum dma_data_direction dir,
775         void (*op)(const void *, size_t, int))
776 {
777         /*
778          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
779          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
780          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
781          * optimized out.
782          */
783         size_t left = size;
784         do {
785                 size_t len = left;
786                 void *vaddr;
787
788                 if (PageHighMem(page)) {
789                         if (len + offset > PAGE_SIZE) {
790                                 if (offset >= PAGE_SIZE) {
791                                         page += offset / PAGE_SIZE;
792                                         offset %= PAGE_SIZE;
793                                 }
794                                 len = PAGE_SIZE - offset;
795                         }
796                         vaddr = kmap_high_get(page);
797                         if (vaddr) {
798                                 vaddr += offset;
799                                 op(vaddr, len, dir);
800                                 kunmap_high(page);
801                         } else if (cache_is_vipt()) {
802                                 /* unmapped pages might still be cached */
803                                 vaddr = kmap_atomic(page);
804                                 op(vaddr + offset, len, dir);
805                                 kunmap_atomic(vaddr);
806                         }
807                 } else {
808                         vaddr = page_address(page) + offset;
809                         op(vaddr, len, dir);
810                 }
811                 offset = 0;
812                 page++;
813                 left -= len;
814         } while (left);
815 }
816
817 /*
818  * Make an area consistent for devices.
819  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
820  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
821  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
822  */
823 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
824         size_t size, enum dma_data_direction dir)
825 {
826         unsigned long paddr;
827
828         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
829
830         paddr = page_to_phys(page) + off;
831         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
832                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
833         } else {
834                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
835         }
836         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
837 }
838
839 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
840         size_t size, enum dma_data_direction dir)
841 {
842         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
843
844         /* FIXME: non-speculating: not required */
845         /* don't bother invalidating if DMA to device */
846         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
847                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
848
849         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
850
851         /*
852          * Mark the D-cache clean for this page to avoid extra flushing.
853          */
854         if (dir != DMA_TO_DEVICE && off == 0 && size >= PAGE_SIZE)
855                 set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
856 }
857
858 /**
859  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
860  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
861  * @sg: list of buffers
862  * @nents: number of buffers to map
863  * @dir: DMA transfer direction
864  *
865  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
866  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
867  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
868  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
869  * sg_dma_{address,length}.
870  *
871  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
872  * here.
873  */
874 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
875                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
876 {
877         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
878         struct scatterlist *s;
879         int i, j;
880
881         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
882 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
883                 s->dma_length = s->length;
884 #endif
885                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
886                                                 s->length, dir, attrs);
887                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
888                         goto bad_mapping;
889         }
890         return nents;
891
892  bad_mapping:
893         for_each_sg(sg, s, i, j)
894                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
895         return 0;
896 }
897
898 /**
899  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
900  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
901  * @sg: list of buffers
902  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
903  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
904  *
905  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
906  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
907  */
908 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
909                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
910 {
911         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
912         struct scatterlist *s;
913
914         int i;
915
916         for_each_sg(sg, s, nents, i)
917                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
918 }
919
920 /**
921  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
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 map (returned from dma_map_sg)
925  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
926  */
927 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
928                         int nents, enum dma_data_direction dir)
929 {
930         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
931         struct scatterlist *s;
932         int i;
933
934         for_each_sg(sg, s, nents, i)
935                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
936                                          dir);
937 }
938
939 /**
940  * arm_dma_sync_sg_for_device
941  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
942  * @sg: list of buffers
943  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
944  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
945  */
946 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
947                         int nents, enum dma_data_direction dir)
948 {
949         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
950         struct scatterlist *s;
951         int i;
952
953         for_each_sg(sg, s, nents, i)
954                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
955                                             dir);
956 }
957
958 /*
959  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
960  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
961  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
962  * to this function.
963  */
964 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
965 {
966         if (mask < (u64)arm_dma_limit)
967                 return 0;
968         return 1;
969 }
970 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
971
972 int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask)
973 {
974         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, dma_mask))
975                 return -EIO;
976
977         *dev->dma_mask = dma_mask;
978
979         return 0;
980 }
981
982 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
983
984 static int __init dma_debug_do_init(void)
985 {
986         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
987         return 0;
988 }
989 fs_initcall(dma_debug_do_init);
990
991 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
992
993 /* IOMMU */
994
995 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
996                                       size_t size)
997 {
998         unsigned int order = get_order(size);
999         unsigned int align = 0;
1000         unsigned int count, start;
1001         unsigned long flags;
1002
1003         count = ((PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT) +
1004                  (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1005
1006         if (order > mapping->order)
1007                 align = (1 << (order - mapping->order)) - 1;
1008
1009         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1010         start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmap, mapping->bits, 0,
1011                                            count, align);
1012         if (start > mapping->bits) {
1013                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1014                 return DMA_ERROR_CODE;
1015         }
1016
1017         bitmap_set(mapping->bitmap, start, count);
1018         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1019
1020         return mapping->base + (start << (mapping->order + PAGE_SHIFT));
1021 }
1022
1023 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1024                                dma_addr_t addr, size_t size)
1025 {
1026         unsigned int start = (addr - mapping->base) >>
1027                              (mapping->order + PAGE_SHIFT);
1028         unsigned int count = ((size >> PAGE_SHIFT) +
1029                               (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1030         unsigned long flags;
1031
1032         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1033         bitmap_clear(mapping->bitmap, start, count);
1034         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1035 }
1036
1037 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
1038 {
1039         struct page **pages;
1040         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1041         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1042         int i = 0;
1043
1044         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1045                 pages = kzalloc(array_size, gfp);
1046         else
1047                 pages = vzalloc(array_size);
1048         if (!pages)
1049                 return NULL;
1050
1051         while (count) {
1052                 int j, order = __fls(count);
1053
1054                 pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, order);
1055                 while (!pages[i] && order)
1056                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, --order);
1057                 if (!pages[i])
1058                         goto error;
1059
1060                 if (order) {
1061                         split_page(pages[i], order);
1062                         j = 1 << order;
1063                         while (--j)
1064                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1065                 }
1066
1067                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
1068                 i += 1 << order;
1069                 count -= 1 << order;
1070         }
1071
1072         return pages;
1073 error:
1074         while (i--)
1075                 if (pages[i])
1076                         __free_pages(pages[i], 0);
1077         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1078                 kfree(pages);
1079         else
1080                 vfree(pages);
1081         return NULL;
1082 }
1083
1084 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1085 {
1086         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1087         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1088         int i;
1089         for (i = 0; i < count; i++)
1090                 if (pages[i])
1091                         __free_pages(pages[i], 0);
1092         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1093                 kfree(pages);
1094         else
1095                 vfree(pages);
1096         return 0;
1097 }
1098
1099 /*
1100  * Create a CPU mapping for a specified pages
1101  */
1102 static void *
1103 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1104                     const void *caller)
1105 {
1106         unsigned int i, nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1107         struct vm_struct *area;
1108         unsigned long p;
1109
1110         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
1111                                   caller);
1112         if (!area)
1113                 return NULL;
1114
1115         area->pages = pages;
1116         area->nr_pages = nr_pages;
1117         p = (unsigned long)area->addr;
1118
1119         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1120                 phys_addr_t phys = __pfn_to_phys(page_to_pfn(pages[i]));
1121                 if (ioremap_page_range(p, p + PAGE_SIZE, phys, prot))
1122                         goto err;
1123                 p += PAGE_SIZE;
1124         }
1125         return area->addr;
1126 err:
1127         unmap_kernel_range((unsigned long)area->addr, size);
1128         vunmap(area->addr);
1129         return NULL;
1130 }
1131
1132 /*
1133  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1134  */
1135 static dma_addr_t
1136 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1137 {
1138         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1139         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1140         dma_addr_t dma_addr, iova;
1141         int i, ret = DMA_ERROR_CODE;
1142
1143         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1144         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1145                 return dma_addr;
1146
1147         iova = dma_addr;
1148         for (i = 0; i < count; ) {
1149                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1150                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1151                 unsigned int len, j;
1152
1153                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1154                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1155                                 break;
1156
1157                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1158                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1159                 if (ret < 0)
1160                         goto fail;
1161                 iova += len;
1162                 i = j;
1163         }
1164         return dma_addr;
1165 fail:
1166         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1167         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1168         return DMA_ERROR_CODE;
1169 }
1170
1171 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1172 {
1173         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1174
1175         /*
1176          * add optional in-page offset from iova to size and align
1177          * result to page size
1178          */
1179         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1180         iova &= PAGE_MASK;
1181
1182         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1183         __free_iova(mapping, iova, size);
1184         return 0;
1185 }
1186
1187 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1188 {
1189         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
1190         struct page **pages = pool->pages;
1191         int offs = (addr - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1192
1193         return pages + offs;
1194 }
1195
1196 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, struct dma_attrs *attrs)
1197 {
1198         struct vm_struct *area;
1199
1200         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1201                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1202
1203         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1204                 return cpu_addr;
1205
1206         area = find_vm_area(cpu_addr);
1207         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1208                 return area->pages;
1209         return NULL;
1210 }
1211
1212 static void *__iommu_alloc_atomic(struct device *dev, size_t size,
1213                                   dma_addr_t *handle)
1214 {
1215         struct page *page;
1216         void *addr;
1217
1218         addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1219         if (!addr)
1220                 return NULL;
1221
1222         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size);
1223         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1224                 goto err_mapping;
1225
1226         return addr;
1227
1228 err_mapping:
1229         __free_from_pool(addr, size);
1230         return NULL;
1231 }
1232
1233 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, struct page **pages,
1234                                 dma_addr_t handle, size_t size)
1235 {
1236         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1237         __free_from_pool(page_address(pages[0]), size);
1238 }
1239
1240 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1241             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1242 {
1243         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1244         struct page **pages;
1245         void *addr = NULL;
1246
1247         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1248         size = PAGE_ALIGN(size);
1249
1250         if (gfp & GFP_ATOMIC)
1251                 return __iommu_alloc_atomic(dev, size, handle);
1252
1253         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp);
1254         if (!pages)
1255                 return NULL;
1256
1257         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1258         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1259                 goto err_buffer;
1260
1261         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1262                 return pages;
1263
1264         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1265                                    __builtin_return_address(0));
1266         if (!addr)
1267                 goto err_mapping;
1268
1269         return addr;
1270
1271 err_mapping:
1272         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1273 err_buffer:
1274         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1275         return NULL;
1276 }
1277
1278 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1279                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1280                     struct dma_attrs *attrs)
1281 {
1282         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1283         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1284         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1285
1286         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1287
1288         if (!pages)
1289                 return -ENXIO;
1290
1291         do {
1292                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1293                 if (ret) {
1294                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1295                         return ret;
1296                 }
1297                 uaddr += PAGE_SIZE;
1298                 usize -= PAGE_SIZE;
1299         } while (usize > 0);
1300
1301         return 0;
1302 }
1303
1304 /*
1305  * free a page as defined by the above mapping.
1306  * Must not be called with IRQs disabled.
1307  */
1308 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1309                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1310 {
1311         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1312         size = PAGE_ALIGN(size);
1313
1314         if (!pages) {
1315                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1316                 return;
1317         }
1318
1319         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1320                 __iommu_free_atomic(dev, pages, handle, size);
1321                 return;
1322         }
1323
1324         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1325                 unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
1326                 vunmap(cpu_addr);
1327         }
1328
1329         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1330         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1331 }
1332
1333 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1334                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1335                                  size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1336 {
1337         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1338         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1339
1340         if (!pages)
1341                 return -ENXIO;
1342
1343         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1344                                          GFP_KERNEL);
1345 }
1346
1347 /*
1348  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1349  */
1350 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1351                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1352                           enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1353                           bool is_coherent)
1354 {
1355         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1356         dma_addr_t iova, iova_base;
1357         int ret = 0;
1358         unsigned int count;
1359         struct scatterlist *s;
1360
1361         size = PAGE_ALIGN(size);
1362         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1363
1364         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1365         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1366                 return -ENOMEM;
1367
1368         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1369                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1370                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1371
1372                 if (!is_coherent &&
1373                         !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1374                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1375
1376                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1377                 if (ret < 0)
1378                         goto fail;
1379                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1380                 iova += len;
1381         }
1382         *handle = iova_base;
1383
1384         return 0;
1385 fail:
1386         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1387         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1388         return ret;
1389 }
1390
1391 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1392                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1393                      bool is_coherent)
1394 {
1395         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1396         int i, count = 0;
1397         unsigned int offset = s->offset;
1398         unsigned int size = s->offset + s->length;
1399         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1400
1401         for (i = 1; i < nents; i++) {
1402                 s = sg_next(s);
1403
1404                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1405                 s->dma_length = 0;
1406
1407                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1408                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1409                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1410                                 goto bad_mapping;
1411
1412                         dma->dma_address += offset;
1413                         dma->dma_length = size - offset;
1414
1415                         size = offset = s->offset;
1416                         start = s;
1417                         dma = sg_next(dma);
1418                         count += 1;
1419                 }
1420                 size += s->length;
1421         }
1422         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1423                 is_coherent) < 0)
1424                 goto bad_mapping;
1425
1426         dma->dma_address += offset;
1427         dma->dma_length = size - offset;
1428
1429         return count+1;
1430
1431 bad_mapping:
1432         for_each_sg(sg, s, count, i)
1433                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1434         return 0;
1435 }
1436
1437 /**
1438  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1439  * @dev: valid struct device pointer
1440  * @sg: list of buffers
1441  * @nents: number of buffers to map
1442  * @dir: DMA transfer direction
1443  *
1444  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1445  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1446  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1447  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1448  */
1449 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1450                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1451 {
1452         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1453 }
1454
1455 /**
1456  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1457  * @dev: valid struct device pointer
1458  * @sg: list of buffers
1459  * @nents: number of buffers to map
1460  * @dir: DMA transfer direction
1461  *
1462  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1463  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1464  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1465  * sg_dma_{address,length}.
1466  */
1467 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1468                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1469 {
1470         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1471 }
1472
1473 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1474                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1475                 bool is_coherent)
1476 {
1477         struct scatterlist *s;
1478         int i;
1479
1480         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1481                 if (sg_dma_len(s))
1482                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1483                                                sg_dma_len(s));
1484                 if (!is_coherent &&
1485                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1486                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1487                                               s->length, dir);
1488         }
1489 }
1490
1491 /**
1492  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1493  * @dev: valid struct device pointer
1494  * @sg: list of buffers
1495  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1496  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1497  *
1498  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1499  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1500  */
1501 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1502                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1503 {
1504         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1505 }
1506
1507 /**
1508  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1509  * @dev: valid struct device pointer
1510  * @sg: list of buffers
1511  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1512  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1513  *
1514  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1515  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1516  */
1517 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1518                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1519 {
1520         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1521 }
1522
1523 /**
1524  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1525  * @dev: valid struct device pointer
1526  * @sg: list of buffers
1527  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1528  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1529  */
1530 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1531                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1532 {
1533         struct scatterlist *s;
1534         int i;
1535
1536         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1537                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1538
1539 }
1540
1541 /**
1542  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1543  * @dev: valid struct device pointer
1544  * @sg: list of buffers
1545  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1546  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1547  */
1548 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1549                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1550 {
1551         struct scatterlist *s;
1552         int i;
1553
1554         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1555                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1556 }
1557
1558
1559 /**
1560  * arm_coherent_iommu_map_page
1561  * @dev: valid struct device pointer
1562  * @page: page that buffer resides in
1563  * @offset: offset into page for start of buffer
1564  * @size: size of buffer to map
1565  * @dir: DMA transfer direction
1566  *
1567  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1568  */
1569 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1570              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1571              struct dma_attrs *attrs)
1572 {
1573         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1574         dma_addr_t dma_addr;
1575         int ret, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1576
1577         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1578         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1579                 return dma_addr;
1580
1581         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, 0);
1582         if (ret < 0)
1583                 goto fail;
1584
1585         return dma_addr + offset;
1586 fail:
1587         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1588         return DMA_ERROR_CODE;
1589 }
1590
1591 /**
1592  * arm_iommu_map_page
1593  * @dev: valid struct device pointer
1594  * @page: page that buffer resides in
1595  * @offset: offset into page for start of buffer
1596  * @size: size of buffer to map
1597  * @dir: DMA transfer direction
1598  *
1599  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1600  */
1601 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1602              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1603              struct dma_attrs *attrs)
1604 {
1605         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1606                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1607
1608         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1609 }
1610
1611 /**
1612  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1613  * @dev: valid struct device pointer
1614  * @handle: DMA address of buffer
1615  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1616  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1617  *
1618  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1619  */
1620 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1621                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1622                 struct dma_attrs *attrs)
1623 {
1624         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1625         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1626         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1627         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1628
1629         if (!iova)
1630                 return;
1631
1632         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1633         __free_iova(mapping, iova, len);
1634 }
1635
1636 /**
1637  * arm_iommu_unmap_page
1638  * @dev: valid struct device pointer
1639  * @handle: DMA address of buffer
1640  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1641  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1642  *
1643  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1644  */
1645 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1646                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1647                 struct dma_attrs *attrs)
1648 {
1649         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1650         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1651         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1652         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1653         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1654
1655         if (!iova)
1656                 return;
1657
1658         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1659                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1660
1661         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1662         __free_iova(mapping, iova, len);
1663 }
1664
1665 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1666                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1667 {
1668         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1669         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1670         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1671         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1672
1673         if (!iova)
1674                 return;
1675
1676         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1677 }
1678
1679 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1680                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1681 {
1682         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1683         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1684         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1685         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1686
1687         if (!iova)
1688                 return;
1689
1690         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1691 }
1692
1693 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1694         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1695         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1696         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1697         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1698
1699         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1700         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1701         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1702         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1703
1704         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1705         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1706         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1707         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1708 };
1709
1710 struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
1711         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1712         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1713         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1714         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1715
1716         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
1717         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
1718
1719         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
1720         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
1721 };
1722
1723 /**
1724  * arm_iommu_create_mapping
1725  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1726  * @base: start address of the valid IO address space
1727  * @size: size of the valid IO address space
1728  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1729  *
1730  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1731  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1732  * mapping with IOMMU aware functions.
1733  *
1734  * The client device need to be attached to the mapping with
1735  * arm_iommu_attach_device function.
1736  */
1737 struct dma_iommu_mapping *
1738 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1739                          int order)
1740 {
1741         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1742         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1743         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1744         int err = -ENOMEM;
1745
1746         if (!count)
1747                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1748
1749         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1750         if (!mapping)
1751                 goto err;
1752
1753         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1754         if (!mapping->bitmap)
1755                 goto err2;
1756
1757         mapping->base = base;
1758         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1759         mapping->order = order;
1760         spin_lock_init(&mapping->lock);
1761
1762         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1763         if (!mapping->domain)
1764                 goto err3;
1765
1766         kref_init(&mapping->kref);
1767         return mapping;
1768 err3:
1769         kfree(mapping->bitmap);
1770 err2:
1771         kfree(mapping);
1772 err:
1773         return ERR_PTR(err);
1774 }
1775
1776 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1777 {
1778         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1779                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1780
1781         iommu_domain_free(mapping->domain);
1782         kfree(mapping->bitmap);
1783         kfree(mapping);
1784 }
1785
1786 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1787 {
1788         if (mapping)
1789                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1790 }
1791
1792 /**
1793  * arm_iommu_attach_device
1794  * @dev: valid struct device pointer
1795  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1796  *      arm_iommu_create_mapping)
1797  *
1798  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1799  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1800  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1801  * the same io address space mapping.
1802  */
1803 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1804                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1805 {
1806         int err;
1807
1808         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1809         if (err)
1810                 return err;
1811
1812         kref_get(&mapping->kref);
1813         dev->archdata.mapping = mapping;
1814         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1815
1816         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1817         return 0;
1818 }
1819
1820 #endif