Merge remote-tracking branch 'lsk/linux-linaro-lsk' 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
415                  */
416                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
417                      addr += PMD_SIZE)
418                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
419
420                 iotable_init(&map, 1);
421         }
422 }
423
424 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
425                             void *data)
426 {
427         struct page *page = virt_to_page(addr);
428         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
429
430         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
431         return 0;
432 }
433
434 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
435 {
436         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
437         unsigned end = start + size;
438
439         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
440         dsb();
441         flush_tlb_kernel_range(start, end);
442 }
443
444 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
445                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
446                                  const void *caller)
447 {
448         struct page *page;
449         void *ptr;
450         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
451         if (!page)
452                 return NULL;
453
454         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
455         if (!ptr) {
456                 __dma_free_buffer(page, size);
457                 return NULL;
458         }
459
460         *ret_page = page;
461         return ptr;
462 }
463
464 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
465 {
466         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
467         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
468         unsigned int pageno;
469         unsigned long flags;
470         void *ptr = NULL;
471         unsigned long align_mask;
472
473         if (!pool->vaddr) {
474                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
475                 return NULL;
476         }
477
478         /*
479          * Align the region allocation - allocations from pool are rather
480          * small, so align them to their order in pages, minimum is a page
481          * size. This helps reduce fragmentation of the DMA space.
482          */
483         align_mask = (1 << get_order(size)) - 1;
484
485         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
486         pageno = bitmap_find_next_zero_area(pool->bitmap, pool->nr_pages,
487                                             0, count, align_mask);
488         if (pageno < pool->nr_pages) {
489                 bitmap_set(pool->bitmap, pageno, count);
490                 ptr = pool->vaddr + PAGE_SIZE * pageno;
491                 *ret_page = pool->pages[pageno];
492         } else {
493                 pr_err_once("ERROR: %u KiB atomic DMA coherent pool is too small!\n"
494                             "Please increase it with coherent_pool= kernel parameter!\n",
495                             (unsigned)pool->size / 1024);
496         }
497         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
498
499         return ptr;
500 }
501
502 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
503 {
504         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
505         void *end = start + size;
506         void *pool_start = pool->vaddr;
507         void *pool_end = pool->vaddr + pool->size;
508
509         if (start < pool_start || start >= pool_end)
510                 return false;
511
512         if (end <= pool_end)
513                 return true;
514
515         WARN(1, "Wrong coherent size(%p-%p) from atomic pool(%p-%p)\n",
516              start, end - 1, pool_start, pool_end - 1);
517
518         return false;
519 }
520
521 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
522 {
523         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
524         unsigned long pageno, count;
525         unsigned long flags;
526
527         if (!__in_atomic_pool(start, size))
528                 return 0;
529
530         pageno = (start - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
531         count = size >> PAGE_SHIFT;
532
533         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
534         bitmap_clear(pool->bitmap, pageno, count);
535         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
536
537         return 1;
538 }
539
540 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
541                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
542                                      const void *caller)
543 {
544         unsigned long order = get_order(size);
545         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
546         struct page *page;
547         void *ptr;
548
549         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
550         if (!page)
551                 return NULL;
552
553         __dma_clear_buffer(page, size);
554
555         if (PageHighMem(page)) {
556                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
557                 if (!ptr) {
558                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
559                         return NULL;
560                 }
561         } else {
562                 __dma_remap(page, size, prot);
563                 ptr = page_address(page);
564         }
565         *ret_page = page;
566         return ptr;
567 }
568
569 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
570                                    void *cpu_addr, size_t size)
571 {
572         if (PageHighMem(page))
573                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
574         else
575                 __dma_remap(page, size, pgprot_kernel);
576         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
577 }
578
579 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
580 {
581         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
582                             pgprot_writecombine(prot) :
583                             pgprot_dmacoherent(prot);
584         return prot;
585 }
586
587 #define nommu() 0
588
589 #else   /* !CONFIG_MMU */
590
591 #define nommu() 1
592
593 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)   __pgprot(0)
594 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c)      NULL
595 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
596 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret, c)        NULL
597 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        0
598 #define __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size)       do { } while (0)
599 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
600
601 #endif  /* CONFIG_MMU */
602
603 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
604                                    struct page **ret_page)
605 {
606         struct page *page;
607         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
608         if (!page)
609                 return NULL;
610
611         *ret_page = page;
612         return page_address(page);
613 }
614
615
616
617 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
618                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent, const void *caller)
619 {
620         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
621         struct page *page = NULL;
622         void *addr;
623
624 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
625         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
626         if (limit && size >= limit) {
627                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
628                         size, mask);
629                 return NULL;
630         }
631 #endif
632
633         if (!mask)
634                 return NULL;
635
636         if (mask < 0xffffffffULL)
637                 gfp |= GFP_DMA;
638
639         /*
640          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
641          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
642          * handle them.  The real problem is that this flag probably
643          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
644          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
645          */
646         gfp &= ~(__GFP_COMP);
647
648         *handle = DMA_ERROR_CODE;
649         size = PAGE_ALIGN(size);
650
651         if (is_coherent || nommu())
652                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
653         else if (!(gfp & __GFP_WAIT))
654                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
655         else if (!IS_ENABLED(CONFIG_DMA_CMA))
656                 addr = __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, &page, caller);
657         else
658                 addr = __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, &page, caller);
659
660         if (addr)
661                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
662
663         return addr;
664 }
665
666 /*
667  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
668  * virtual and bus address for that space.
669  */
670 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
671                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
672 {
673         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
674         void *memory;
675
676         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
677                 return memory;
678
679         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
680                            __builtin_return_address(0));
681 }
682
683 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
684         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
685 {
686         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
687         void *memory;
688
689         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
690                 return memory;
691
692         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, true,
693                            __builtin_return_address(0));
694 }
695
696 /*
697  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
698  */
699 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
700                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
701                  struct dma_attrs *attrs)
702 {
703         int ret = -ENXIO;
704 #ifdef CONFIG_MMU
705         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
706         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
707         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
708         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
709
710         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
711
712         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
713                 return ret;
714
715         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
716                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
717                                       pfn + off,
718                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
719                                       vma->vm_page_prot);
720         }
721 #endif  /* CONFIG_MMU */
722
723         return ret;
724 }
725
726 /*
727  * Free a buffer as defined by the above mapping.
728  */
729 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
730                            dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs,
731                            bool is_coherent)
732 {
733         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
734
735         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
736                 return;
737
738         size = PAGE_ALIGN(size);
739
740         if (is_coherent || nommu()) {
741                 __dma_free_buffer(page, size);
742         } else if (__free_from_pool(cpu_addr, size)) {
743                 return;
744         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_DMA_CMA)) {
745                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
746                 __dma_free_buffer(page, size);
747         } else {
748                 /*
749                  * Non-atomic allocations cannot be freed with IRQs disabled
750                  */
751                 WARN_ON(irqs_disabled());
752                 __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size);
753         }
754 }
755
756 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
757                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
758 {
759         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
760 }
761
762 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
763                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
764 {
765         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
766 }
767
768 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
769                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
770                  struct dma_attrs *attrs)
771 {
772         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
773         int ret;
774
775         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
776         if (unlikely(ret))
777                 return ret;
778
779         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
780         return 0;
781 }
782
783 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
784         size_t size, enum dma_data_direction dir,
785         void (*op)(const void *, size_t, int))
786 {
787         unsigned long pfn;
788         size_t left = size;
789
790         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
791         offset %= PAGE_SIZE;
792
793         /*
794          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
795          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
796          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
797          * optimized out.
798          */
799         do {
800                 size_t len = left;
801                 void *vaddr;
802
803                 page = pfn_to_page(pfn);
804
805                 if (PageHighMem(page)) {
806                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
807                                 len = PAGE_SIZE - offset;
808
809                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
810                                 vaddr = kmap_atomic(page);
811                                 op(vaddr + offset, len, dir);
812                                 kunmap_atomic(vaddr);
813                         } else {
814                                 vaddr = kmap_high_get(page);
815                                 if (vaddr) {
816                                         op(vaddr + offset, len, dir);
817                                         kunmap_high(page);
818                                 }
819                         }
820                 } else {
821                         vaddr = page_address(page) + offset;
822                         op(vaddr, len, dir);
823                 }
824                 offset = 0;
825                 pfn++;
826                 left -= len;
827         } while (left);
828 }
829
830 /*
831  * Make an area consistent for devices.
832  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
833  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
834  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
835  */
836 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
837         size_t size, enum dma_data_direction dir)
838 {
839         unsigned long paddr;
840
841         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
842
843         paddr = page_to_phys(page) + off;
844         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
845                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
846         } else {
847                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
848         }
849         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
850 }
851
852 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
853         size_t size, enum dma_data_direction dir)
854 {
855         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
856
857         /* FIXME: non-speculating: not required */
858         /* don't bother invalidating if DMA to device */
859         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
860                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
861
862         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
863
864         /*
865          * Mark the D-cache clean for this page to avoid extra flushing.
866          */
867         if (dir != DMA_TO_DEVICE && off == 0 && size >= PAGE_SIZE)
868                 set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
869 }
870
871 /**
872  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
873  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
874  * @sg: list of buffers
875  * @nents: number of buffers to map
876  * @dir: DMA transfer direction
877  *
878  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
879  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
880  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
881  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
882  * sg_dma_{address,length}.
883  *
884  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
885  * here.
886  */
887 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
888                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
889 {
890         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
891         struct scatterlist *s;
892         int i, j;
893
894         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
895 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
896                 s->dma_length = s->length;
897 #endif
898                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
899                                                 s->length, dir, attrs);
900                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
901                         goto bad_mapping;
902         }
903         return nents;
904
905  bad_mapping:
906         for_each_sg(sg, s, i, j)
907                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
908         return 0;
909 }
910
911 /**
912  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
913  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
914  * @sg: list of buffers
915  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
916  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
917  *
918  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
919  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
920  */
921 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
922                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
923 {
924         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
925         struct scatterlist *s;
926
927         int i;
928
929         for_each_sg(sg, s, nents, i)
930                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
931 }
932
933 /**
934  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
935  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
936  * @sg: list of buffers
937  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
938  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
939  */
940 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
941                         int nents, enum dma_data_direction dir)
942 {
943         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
944         struct scatterlist *s;
945         int i;
946
947         for_each_sg(sg, s, nents, i)
948                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
949                                          dir);
950 }
951
952 /**
953  * arm_dma_sync_sg_for_device
954  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
955  * @sg: list of buffers
956  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
957  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
958  */
959 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
960                         int nents, enum dma_data_direction dir)
961 {
962         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
963         struct scatterlist *s;
964         int i;
965
966         for_each_sg(sg, s, nents, i)
967                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
968                                             dir);
969 }
970
971 /*
972  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
973  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
974  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
975  * to this function.
976  */
977 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
978 {
979         if (mask < (u64)arm_dma_limit)
980                 return 0;
981         return 1;
982 }
983 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
984
985 int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask)
986 {
987         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, dma_mask))
988                 return -EIO;
989
990         *dev->dma_mask = dma_mask;
991
992         return 0;
993 }
994
995 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
996
997 static int __init dma_debug_do_init(void)
998 {
999         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
1000         return 0;
1001 }
1002 fs_initcall(dma_debug_do_init);
1003
1004 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1005
1006 /* IOMMU */
1007
1008 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1009                                       size_t size)
1010 {
1011         unsigned int order = get_order(size);
1012         unsigned int align = 0;
1013         unsigned int count, start;
1014         unsigned long flags;
1015
1016         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1017                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1018
1019         count = ((PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT) +
1020                  (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1021
1022         if (order > mapping->order)
1023                 align = (1 << (order - mapping->order)) - 1;
1024
1025         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1026         start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmap, mapping->bits, 0,
1027                                            count, align);
1028         if (start > mapping->bits) {
1029                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1030                 return DMA_ERROR_CODE;
1031         }
1032
1033         bitmap_set(mapping->bitmap, start, count);
1034         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1035
1036         return mapping->base + (start << (mapping->order + PAGE_SHIFT));
1037 }
1038
1039 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1040                                dma_addr_t addr, size_t size)
1041 {
1042         unsigned int start = (addr - mapping->base) >>
1043                              (mapping->order + PAGE_SHIFT);
1044         unsigned int count = ((size >> PAGE_SHIFT) +
1045                               (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
1046         unsigned long flags;
1047
1048         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1049         bitmap_clear(mapping->bitmap, start, count);
1050         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1051 }
1052
1053 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1054                                           gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1055 {
1056         struct page **pages;
1057         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1058         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1059         int i = 0;
1060
1061         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1062                 pages = kzalloc(array_size, gfp);
1063         else
1064                 pages = vzalloc(array_size);
1065         if (!pages)
1066                 return NULL;
1067
1068         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS, attrs))
1069         {
1070                 unsigned long order = get_order(size);
1071                 struct page *page;
1072
1073                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
1074                 if (!page)
1075                         goto error;
1076
1077                 __dma_clear_buffer(page, size);
1078
1079                 for (i = 0; i < count; i++)
1080                         pages[i] = page + i;
1081
1082                 return pages;
1083         }
1084
1085         /*
1086          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1087          */
1088         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1089
1090         while (count) {
1091                 int j, order = __fls(count);
1092
1093                 pages[i] = alloc_pages(gfp, order);
1094                 while (!pages[i] && order)
1095                         pages[i] = alloc_pages(gfp, --order);
1096                 if (!pages[i])
1097                         goto error;
1098
1099                 if (order) {
1100                         split_page(pages[i], order);
1101                         j = 1 << order;
1102                         while (--j)
1103                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1104                 }
1105
1106                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
1107                 i += 1 << order;
1108                 count -= 1 << order;
1109         }
1110
1111         return pages;
1112 error:
1113         while (i--)
1114                 if (pages[i])
1115                         __free_pages(pages[i], 0);
1116         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1117                 kfree(pages);
1118         else
1119                 vfree(pages);
1120         return NULL;
1121 }
1122
1123 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1124                                size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1125 {
1126         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1127         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1128         int i;
1129
1130         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS, attrs)) {
1131                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1132         } else {
1133                 for (i = 0; i < count; i++)
1134                         if (pages[i])
1135                                 __free_pages(pages[i], 0);
1136         }
1137
1138         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1139                 kfree(pages);
1140         else
1141                 vfree(pages);
1142         return 0;
1143 }
1144
1145 /*
1146  * Create a CPU mapping for a specified pages
1147  */
1148 static void *
1149 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1150                     const void *caller)
1151 {
1152         return dma_common_pages_remap(pages, size,
1153                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP, prot, caller);
1154         return NULL;
1155 }
1156
1157 /*
1158  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1159  */
1160 static dma_addr_t
1161 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1162 {
1163         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1164         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1165         dma_addr_t dma_addr, iova;
1166         int i, ret = DMA_ERROR_CODE;
1167
1168         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1169         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1170                 return dma_addr;
1171
1172         iova = dma_addr;
1173         for (i = 0; i < count; ) {
1174                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1175                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1176                 unsigned int len, j;
1177
1178                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1179                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1180                                 break;
1181
1182                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1183                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1184                 if (ret < 0)
1185                         goto fail;
1186                 iova += len;
1187                 i = j;
1188         }
1189         return dma_addr;
1190 fail:
1191         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1192         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1193         return DMA_ERROR_CODE;
1194 }
1195
1196 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1197 {
1198         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1199
1200         /*
1201          * add optional in-page offset from iova to size and align
1202          * result to page size
1203          */
1204         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1205         iova &= PAGE_MASK;
1206
1207         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1208         __free_iova(mapping, iova, size);
1209         return 0;
1210 }
1211
1212 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1213 {
1214         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
1215         struct page **pages = pool->pages;
1216         int offs = (addr - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
1217
1218         return pages + offs;
1219 }
1220
1221 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, struct dma_attrs *attrs)
1222 {
1223         struct vm_struct *area;
1224
1225         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1226                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1227
1228         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1229                 return cpu_addr;
1230
1231         area = find_vm_area(cpu_addr);
1232         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1233                 return area->pages;
1234         return NULL;
1235 }
1236
1237 static void *__iommu_alloc_atomic(struct device *dev, size_t size,
1238                                   dma_addr_t *handle)
1239 {
1240         struct page *page;
1241         void *addr;
1242
1243         addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1244         if (!addr)
1245                 return NULL;
1246
1247         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size);
1248         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1249                 goto err_mapping;
1250
1251         return addr;
1252
1253 err_mapping:
1254         __free_from_pool(addr, size);
1255         return NULL;
1256 }
1257
1258 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1259                                 dma_addr_t handle, size_t size)
1260 {
1261         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1262         __free_from_pool(cpu_addr, size);
1263 }
1264
1265 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1266             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1267 {
1268         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1269         struct page **pages;
1270         void *addr = NULL;
1271
1272         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1273         size = PAGE_ALIGN(size);
1274
1275         if (!(gfp & __GFP_WAIT))
1276                 return __iommu_alloc_atomic(dev, size, handle);
1277
1278         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs);
1279         if (!pages)
1280                 return NULL;
1281
1282         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1283         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1284                 goto err_buffer;
1285
1286         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1287                 return pages;
1288
1289         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1290                                    __builtin_return_address(0));
1291         if (!addr)
1292                 goto err_mapping;
1293
1294         return addr;
1295
1296 err_mapping:
1297         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1298 err_buffer:
1299         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1300         return NULL;
1301 }
1302
1303 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1304                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1305                     struct dma_attrs *attrs)
1306 {
1307         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1308         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1309         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1310
1311         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1312
1313         if (!pages)
1314                 return -ENXIO;
1315
1316         do {
1317                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1318                 if (ret) {
1319                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1320                         return ret;
1321                 }
1322                 uaddr += PAGE_SIZE;
1323                 usize -= PAGE_SIZE;
1324         } while (usize > 0);
1325
1326         return 0;
1327 }
1328
1329 /*
1330  * free a page as defined by the above mapping.
1331  * Must not be called with IRQs disabled.
1332  */
1333 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1334                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1335 {
1336         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1337         size = PAGE_ALIGN(size);
1338
1339         if (!pages) {
1340                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1341                 return;
1342         }
1343
1344         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1345                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size);
1346                 return;
1347         }
1348
1349         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1350                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
1351                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
1352         }
1353
1354         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1355         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1356 }
1357
1358 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1359                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1360                                  size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1361 {
1362         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1363         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1364
1365         if (!pages)
1366                 return -ENXIO;
1367
1368         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1369                                          GFP_KERNEL);
1370 }
1371
1372 /*
1373  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1374  */
1375 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1376                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1377                           enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1378                           bool is_coherent)
1379 {
1380         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1381         dma_addr_t iova, iova_base;
1382         int ret = 0;
1383         unsigned int count;
1384         struct scatterlist *s;
1385
1386         size = PAGE_ALIGN(size);
1387         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1388
1389         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1390         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1391                 return -ENOMEM;
1392
1393         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1394                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1395                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1396
1397                 if (!is_coherent &&
1398                         !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1399                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1400
1401                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1402                 if (ret < 0)
1403                         goto fail;
1404                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1405                 iova += len;
1406         }
1407         *handle = iova_base;
1408
1409         return 0;
1410 fail:
1411         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1412         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1413         return ret;
1414 }
1415
1416 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1417                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1418                      bool is_coherent)
1419 {
1420         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1421         int i, count = 0;
1422         unsigned int offset = s->offset;
1423         unsigned int size = s->offset + s->length;
1424         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1425
1426         for (i = 1; i < nents; i++) {
1427                 s = sg_next(s);
1428
1429                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1430                 s->dma_length = 0;
1431
1432                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1433                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1434                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1435                                 goto bad_mapping;
1436
1437                         dma->dma_address += offset;
1438                         dma->dma_length = size - offset;
1439
1440                         size = offset = s->offset;
1441                         start = s;
1442                         dma = sg_next(dma);
1443                         count += 1;
1444                 }
1445                 size += s->length;
1446         }
1447         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1448                 is_coherent) < 0)
1449                 goto bad_mapping;
1450
1451         dma->dma_address += offset;
1452         dma->dma_length = size - offset;
1453
1454         return count+1;
1455
1456 bad_mapping:
1457         for_each_sg(sg, s, count, i)
1458                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1459         return 0;
1460 }
1461
1462 /**
1463  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1464  * @dev: valid struct device pointer
1465  * @sg: list of buffers
1466  * @nents: number of buffers to map
1467  * @dir: DMA transfer direction
1468  *
1469  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1470  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1471  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1472  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1473  */
1474 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1475                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1476 {
1477         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1478 }
1479
1480 /**
1481  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1482  * @dev: valid struct device pointer
1483  * @sg: list of buffers
1484  * @nents: number of buffers to map
1485  * @dir: DMA transfer direction
1486  *
1487  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1488  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1489  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1490  * sg_dma_{address,length}.
1491  */
1492 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1493                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1494 {
1495         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1496 }
1497
1498 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1499                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1500                 bool is_coherent)
1501 {
1502         struct scatterlist *s;
1503         int i;
1504
1505         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1506                 if (sg_dma_len(s))
1507                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1508                                                sg_dma_len(s));
1509                 if (!is_coherent &&
1510                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1511                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1512                                               s->length, dir);
1513         }
1514 }
1515
1516 /**
1517  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1518  * @dev: valid struct device pointer
1519  * @sg: list of buffers
1520  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1521  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1522  *
1523  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1524  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1525  */
1526 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1527                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1528 {
1529         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1530 }
1531
1532 /**
1533  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1534  * @dev: valid struct device pointer
1535  * @sg: list of buffers
1536  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1537  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1538  *
1539  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1540  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1541  */
1542 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1543                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1544 {
1545         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1546 }
1547
1548 /**
1549  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1550  * @dev: valid struct device pointer
1551  * @sg: list of buffers
1552  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1553  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1554  */
1555 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1556                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1557 {
1558         struct scatterlist *s;
1559         int i;
1560
1561         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1562                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1563
1564 }
1565
1566 /**
1567  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1568  * @dev: valid struct device pointer
1569  * @sg: list of buffers
1570  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1571  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1572  */
1573 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1574                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1575 {
1576         struct scatterlist *s;
1577         int i;
1578
1579         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1580                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1581 }
1582
1583
1584 /**
1585  * arm_coherent_iommu_map_page
1586  * @dev: valid struct device pointer
1587  * @page: page that buffer resides in
1588  * @offset: offset into page for start of buffer
1589  * @size: size of buffer to map
1590  * @dir: DMA transfer direction
1591  *
1592  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1593  */
1594 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1595              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1596              struct dma_attrs *attrs)
1597 {
1598         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1599         dma_addr_t dma_addr;
1600         int ret, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1601
1602         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1603         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1604                 return dma_addr;
1605
1606         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, 0);
1607         if (ret < 0)
1608                 goto fail;
1609
1610         return dma_addr + offset;
1611 fail:
1612         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1613         return DMA_ERROR_CODE;
1614 }
1615
1616 /**
1617  * arm_iommu_map_page
1618  * @dev: valid struct device pointer
1619  * @page: page that buffer resides in
1620  * @offset: offset into page for start of buffer
1621  * @size: size of buffer to map
1622  * @dir: DMA transfer direction
1623  *
1624  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1625  */
1626 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1627              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1628              struct dma_attrs *attrs)
1629 {
1630         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1631                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1632
1633         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1634 }
1635
1636 /**
1637  * arm_coherent_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  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1644  */
1645 static void arm_coherent_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         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1652         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1653
1654         if (!iova)
1655                 return;
1656
1657         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1658         __free_iova(mapping, iova, len);
1659 }
1660
1661 /**
1662  * arm_iommu_unmap_page
1663  * @dev: valid struct device pointer
1664  * @handle: DMA address of buffer
1665  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1666  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1667  *
1668  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1669  */
1670 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1671                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1672                 struct dma_attrs *attrs)
1673 {
1674         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1675         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1676         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1677         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1678         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1679
1680         if (!iova)
1681                 return;
1682
1683         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1684                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1685
1686         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1687         __free_iova(mapping, iova, len);
1688 }
1689
1690 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1691                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1692 {
1693         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1694         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1695         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1696         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1697
1698         if (!iova)
1699                 return;
1700
1701         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1702 }
1703
1704 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1705                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1706 {
1707         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1708         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1709         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1710         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1711
1712         if (!iova)
1713                 return;
1714
1715         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1716 }
1717
1718 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1719         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1720         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1721         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1722         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1723
1724         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1725         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1726         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1727         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1728
1729         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1730         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1731         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1732         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1733
1734         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
1735 };
1736
1737 struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
1738         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1739         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1740         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1741         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
1742
1743         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
1744         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
1745
1746         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
1747         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
1748
1749         .set_dma_mask   = arm_dma_set_mask,
1750 };
1751
1752 /**
1753  * arm_iommu_create_mapping
1754  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1755  * @base: start address of the valid IO address space
1756  * @size: size of the valid IO address space
1757  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1758  *
1759  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1760  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1761  * mapping with IOMMU aware functions.
1762  *
1763  * The client device need to be attached to the mapping with
1764  * arm_iommu_attach_device function.
1765  */
1766 struct dma_iommu_mapping *
1767 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1768                          int order)
1769 {
1770         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1771         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1772         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1773         int err = -ENOMEM;
1774
1775         if (!count)
1776                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1777
1778         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1779         if (!mapping)
1780                 goto err;
1781
1782         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1783         if (!mapping->bitmap)
1784                 goto err2;
1785
1786         mapping->base = base;
1787         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1788         mapping->order = order;
1789         spin_lock_init(&mapping->lock);
1790
1791         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1792         if (!mapping->domain)
1793                 goto err3;
1794
1795         kref_init(&mapping->kref);
1796         return mapping;
1797 err3:
1798         kfree(mapping->bitmap);
1799 err2:
1800         kfree(mapping);
1801 err:
1802         return ERR_PTR(err);
1803 }
1804 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
1805
1806 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1807 {
1808         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1809                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1810
1811         iommu_domain_free(mapping->domain);
1812         kfree(mapping->bitmap);
1813         kfree(mapping);
1814 }
1815
1816 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1817 {
1818         if (mapping)
1819                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1820 }
1821 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
1822
1823 /**
1824  * arm_iommu_attach_device
1825  * @dev: valid struct device pointer
1826  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1827  *      arm_iommu_create_mapping)
1828  *
1829  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1830  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1831  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1832  * the same io address space mapping.
1833  */
1834 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1835                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1836 {
1837         int err;
1838
1839         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1840         if (err)
1841                 return err;
1842
1843         kref_get(&mapping->kref);
1844         dev->archdata.mapping = mapping;
1845         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1846
1847         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1848         return 0;
1849 }
1850 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
1851
1852 /**
1853  * arm_iommu_detach_device
1854  * @dev: valid struct device pointer
1855  *
1856  * Detaches the provided device from a previously attached map.
1857  * This voids the dma operations (dma_map_ops pointer)
1858  */
1859 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
1860 {
1861         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1862
1863         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1864         if (!mapping) {
1865                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
1866                 return;
1867         }
1868
1869         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
1870         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1871         mapping = NULL;
1872         set_dma_ops(dev, NULL);
1873
1874         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
1875 }
1876 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
1877
1878 #endif