lib/swiotlb.c

   1 /*
   2  * Dynamic DMA mapping support.
   3  *
   4  * This implementation is a fallback for platforms that do not support
   5  * I/O TLBs (aka DMA address translation hardware).
   6  * Copyright (C) 2000 Asit Mallick <Asit.K.Mallick@intel.com>
   7  * Copyright (C) 2000 Goutham Rao <goutham.rao@intel.com>
   8  * Copyright (C) 2000, 2003 Hewlett-Packard Co
   9  *      David Mosberger-Tang <davidm@hpl.hp.com>
  10  *
  11  * 03/05/07 davidm      Switch from PCI-DMA to generic device DMA API.
  12  * 00/12/13 davidm      Rename to swiotlb.c and add mark_clean() to avoid
  13  *                      unnecessary i-cache flushing.
  14  * 04/07/.. ak          Better overflow handling. Assorted fixes.
  15  * 05/09/10 linville    Add support for syncing ranges, support syncing for
  16  *                      DMA_BIDIRECTIONAL mappings, miscellaneous cleanup.
  17  * 08/12/11 beckyb      Add highmem support
  18  */
  19
  20 #include <linux/cache.h>
  21 #include <linux/dma-mapping.h>
  22 #include <linux/mm.h>
  23 #include <linux/module.h>
  24 #include <linux/spinlock.h>
  25 #include <linux/string.h>
  26 #include <linux/swiotlb.h>
  27 #include <linux/pfn.h>
  28 #include <linux/types.h>
  29 #include <linux/ctype.h>
  30 #include <linux/highmem.h>
  31
  32 #include <asm/io.h>
  33 #include <asm/dma.h>
  34 #include <asm/scatterlist.h>
  35
  36 #include <linux/init.h>
  37 #include <linux/bootmem.h>
  38 #include <linux/iommu-helper.h>
  39
  40 #define OFFSET(val,align) ((unsigned long)      \
  41                            ( (val) & ( (align) - 1)))
  42
  43 #define SLABS_PER_PAGE (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT))
  44
  45 /*
  46  * Minimum IO TLB size to bother booting with.  Systems with mainly
  47  * 64bit capable cards will only lightly use the swiotlb.  If we can't
  48  * allocate a contiguous 1MB, we're probably in trouble anyway.
  49  */
  50 #define IO_TLB_MIN_SLABS ((1<<20) >> IO_TLB_SHIFT)
  51
  52 /*
  53  * Enumeration for sync targets
  54  */
  55 enum dma_sync_target {
  56         SYNC_FOR_CPU = 0,
  57         SYNC_FOR_DEVICE = 1,
  58 };
  59
  60 int swiotlb_force;
  61
  62 /*
  63  * Used to do a quick range check in unmap_single and
  64  * sync_single_*, to see if the memory was in fact allocated by this
  65  * API.
  66  */
  67 static char *io_tlb_start, *io_tlb_end;
  68
  69 /*
  70  * The number of IO TLB blocks (in groups of 64) betweeen io_tlb_start and
  71  * io_tlb_end.  This is command line adjustable via setup_io_tlb_npages.
  72  */
  73 static unsigned long io_tlb_nslabs;
  74
  75 /*
  76  * When the IOMMU overflows we return a fallback buffer. This sets the size.
  77  */
  78 static unsigned long io_tlb_overflow = 32*1024;
  79
  80 void *io_tlb_overflow_buffer;
  81
  82 /*
  83  * This is a free list describing the number of free entries available from
  84  * each index
  85  */
  86 static unsigned int *io_tlb_list;
  87 static unsigned int io_tlb_index;
  88
  89 /*
  90  * We need to save away the original address corresponding to a mapped entry
  91  * for the sync operations.
  92  */
  93 static phys_addr_t *io_tlb_orig_addr;
  94
  95 /*
  96  * Protect the above data structures in the map and unmap calls
  97  */
  98 static DEFINE_SPINLOCK(io_tlb_lock);
  99
 100 static int __init
 101 setup_io_tlb_npages(char *str)
 102 {
 103         if (isdigit(*str)) {
 104                 io_tlb_nslabs = simple_strtoul(str, &str, 0);
 105                 /* avoid tail segment of size < IO_TLB_SEGSIZE */
 106                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 107         }
 108         if (*str == ',')
 109                 ++str;
 110         if (!strcmp(str, "force"))
 111                 swiotlb_force = 1;
 112         return 1;
 113 }
 114 __setup("swiotlb=", setup_io_tlb_npages);
 115 /* make io_tlb_overflow tunable too? */
 116
 117 void * __weak __init swiotlb_alloc_boot(size_t size, unsigned long nslabs)
 118 {
 119         return alloc_bootmem_low_pages(size);
 120 }
 121
 122 void * __weak swiotlb_alloc(unsigned order, unsigned long nslabs)
 123 {
 124         return (void *)__get_free_pages(GFP_DMA | __GFP_NOWARN, order);
 125 }
 126
 127 dma_addr_t __weak swiotlb_phys_to_bus(struct device *hwdev, phys_addr_t paddr)
 128 {
 129         return paddr;
 130 }
 131
 132 phys_addr_t __weak swiotlb_bus_to_phys(struct device *hwdev, dma_addr_t baddr)
 133 {
 134         return baddr;
 135 }
 136
 137 static dma_addr_t swiotlb_virt_to_bus(struct device *hwdev,
 138                                       volatile void *address)
 139 {
 140         return swiotlb_phys_to_bus(hwdev, virt_to_phys(address));
 141 }
 142
 143 void * __weak swiotlb_bus_to_virt(struct device *hwdev, dma_addr_t address)
 144 {
 145         return phys_to_virt(swiotlb_bus_to_phys(hwdev, address));
 146 }
 147
 148 int __weak swiotlb_arch_address_needs_mapping(struct device *hwdev,
 149                                                dma_addr_t addr, size_t size)
 150 {
 151         return !is_buffer_dma_capable(dma_get_mask(hwdev), addr, size);
 152 }
 153
 154 int __weak swiotlb_arch_range_needs_mapping(phys_addr_t paddr, size_t size)
 155 {
 156         return 0;
 157 }
 158
 159 static void swiotlb_print_info(unsigned long bytes)
 160 {
 161         phys_addr_t pstart, pend;
 162
 163         pstart = virt_to_phys(io_tlb_start);
 164         pend = virt_to_phys(io_tlb_end);
 165
 166         printk(KERN_INFO "Placing %luMB software IO TLB between %p - %p\n",
 167                bytes >> 20, io_tlb_start, io_tlb_end);
 168         printk(KERN_INFO "software IO TLB at phys %#llx - %#llx\n",
 169                (unsigned long long)pstart,
 170                (unsigned long long)pend);
 171 }
 172
 173 /*
 174  * Statically reserve bounce buffer space and initialize bounce buffer data
 175  * structures for the software IO TLB used to implement the DMA API.
 176  */
 177 void __init
 178 swiotlb_init_with_default_size(size_t default_size)
 179 {
 180         unsigned long i, bytes;
 181
 182         if (!io_tlb_nslabs) {
 183                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 184                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 185         }
 186
 187         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 188
 189         /*
 190          * Get IO TLB memory from the low pages
 191          */
 192         io_tlb_start = swiotlb_alloc_boot(bytes, io_tlb_nslabs);
 193         if (!io_tlb_start)
 194                 panic("Cannot allocate SWIOTLB buffer");
 195         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 196
 197         /*
 198          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 199          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 200          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 201          */
 202         io_tlb_list = alloc_bootmem(io_tlb_nslabs * sizeof(int));
 203         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++)
 204                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
 205         io_tlb_index = 0;
 206         io_tlb_orig_addr = alloc_bootmem(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t));
 207
 208         /*
 209          * Get the overflow emergency buffer
 210          */
 211         io_tlb_overflow_buffer = alloc_bootmem_low(io_tlb_overflow);
 212         if (!io_tlb_overflow_buffer)
 213                 panic("Cannot allocate SWIOTLB overflow buffer!\n");
 214
 215         swiotlb_print_info(bytes);
 216 }
 217
 218 void __init
 219 swiotlb_init(void)
 220 {
 221         swiotlb_init_with_default_size(64 * (1<<20));   /* default to 64MB */
 222 }
 223
 224 /*
 225  * Systems with larger DMA zones (those that don't support ISA) can
 226  * initialize the swiotlb later using the slab allocator if needed.
 227  * This should be just like above, but with some error catching.
 228  */
 229 int
 230 swiotlb_late_init_with_default_size(size_t default_size)
 231 {
 232         unsigned long i, bytes, req_nslabs = io_tlb_nslabs;
 233         unsigned int order;
 234
 235         if (!io_tlb_nslabs) {
 236                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 237                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 238         }
 239
 240         /*
 241          * Get IO TLB memory from the low pages
 242          */
 243         order = get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 244         io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 245         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 246
 247         while ((SLABS_PER_PAGE << order) > IO_TLB_MIN_SLABS) {
 248                 io_tlb_start = swiotlb_alloc(order, io_tlb_nslabs);
 249                 if (io_tlb_start)
 250                         break;
 251                 order--;
 252         }
 253
 254         if (!io_tlb_start)
 255                 goto cleanup1;
 256
 257         if (order != get_order(bytes)) {
 258                 printk(KERN_WARNING "Warning: only able to allocate %ld MB "
 259                        "for software IO TLB\n", (PAGE_SIZE << order) >> 20);
 260                 io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 261                 bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 262         }
 263         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 264         memset(io_tlb_start, 0, bytes);
 265
 266         /*
 267          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 268          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 269          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 270          */
 271         io_tlb_list = (unsigned int *)__get_free_pages(GFP_KERNEL,
 272                                       get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
 273         if (!io_tlb_list)
 274                 goto cleanup2;
 275
 276         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++)
 277                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
 278         io_tlb_index = 0;
 279
 280         io_tlb_orig_addr = (phys_addr_t *)
 281                 __get_free_pages(GFP_KERNEL,
 282                                  get_order(io_tlb_nslabs *
 283                                            sizeof(phys_addr_t)));
 284         if (!io_tlb_orig_addr)
 285                 goto cleanup3;
 286
 287         memset(io_tlb_orig_addr, 0, io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t));
 288
 289         /*
 290          * Get the overflow emergency buffer
 291          */
 292         io_tlb_overflow_buffer = (void *)__get_free_pages(GFP_DMA,
 293                                                   get_order(io_tlb_overflow));
 294         if (!io_tlb_overflow_buffer)
 295                 goto cleanup4;
 296
 297         swiotlb_print_info(bytes);
 298
 299         return 0;
 300
 301 cleanup4:
 302         free_pages((unsigned long)io_tlb_orig_addr,
 303                    get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
 304         io_tlb_orig_addr = NULL;
 305 cleanup3:
 306         free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
 307                                                          sizeof(int)));
 308         io_tlb_list = NULL;
 309 cleanup2:
 310         io_tlb_end = NULL;
 311         free_pages((unsigned long)io_tlb_start, order);
 312         io_tlb_start = NULL;
 313 cleanup1:
 314         io_tlb_nslabs = req_nslabs;
 315         return -ENOMEM;
 316 }
 317
 318 static inline int
 319 address_needs_mapping(struct device *hwdev, dma_addr_t addr, size_t size)
 320 {
 321         return swiotlb_arch_address_needs_mapping(hwdev, addr, size);
 322 }
 323
 324 static inline int range_needs_mapping(phys_addr_t paddr, size_t size)
 325 {
 326         return swiotlb_force || swiotlb_arch_range_needs_mapping(paddr, size);
 327 }
 328
 329 static int is_swiotlb_buffer(char *addr)
 330 {
 331         return addr >= io_tlb_start && addr < io_tlb_end;
 332 }
 333
 334 /*
 335  * Bounce: copy the swiotlb buffer back to the original dma location
 336  */
 337 static void swiotlb_bounce(phys_addr_t phys, char *dma_addr, size_t size,
 338                            enum dma_data_direction dir)
 339 {
 340         unsigned long pfn = PFN_DOWN(phys);
 341
 342         if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn))) {
 343                 /* The buffer does not have a mapping.  Map it in and copy */
 344                 unsigned int offset = phys & ~PAGE_MASK;
 345                 char *buffer;
 346                 unsigned int sz = 0;
 347                 unsigned long flags;
 348
 349                 while (size) {
 350                         sz = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
 351
 352                         local_irq_save(flags);
 353                         buffer = kmap_atomic(pfn_to_page(pfn),
 354                                              KM_BOUNCE_READ);
 355                         if (dir == DMA_TO_DEVICE)
 356                                 memcpy(dma_addr, buffer + offset, sz);
 357                         else
 358                                 memcpy(buffer + offset, dma_addr, sz);
 359                         kunmap_atomic(buffer, KM_BOUNCE_READ);
 360                         local_irq_restore(flags);
 361
 362                         size -= sz;
 363                         pfn++;
 364                         dma_addr += sz;
 365                         offset = 0;
 366                 }
 367         } else {
 368                 if (dir == DMA_TO_DEVICE)
 369                         memcpy(dma_addr, phys_to_virt(phys), size);
 370                 else
 371                         memcpy(phys_to_virt(phys), dma_addr, size);
 372         }
 373 }
 374
 375 /*
 376  * Allocates bounce buffer and returns its kernel virtual address.
 377  */
 378 static void *
 379 map_single(struct device *hwdev, phys_addr_t phys, size_t size, int dir)
 380 {
 381         unsigned long flags;
 382         char *dma_addr;
 383         unsigned int nslots, stride, index, wrap;
 384         int i;
 385         unsigned long start_dma_addr;
 386         unsigned long mask;
 387         unsigned long offset_slots;
 388         unsigned long max_slots;
 389
 390         mask = dma_get_seg_boundary(hwdev);
 391         start_dma_addr = swiotlb_virt_to_bus(hwdev, io_tlb_start) & mask;
 392
 393         offset_slots = ALIGN(start_dma_addr, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 394
 395         /*
 396          * Carefully handle integer overflow which can occur when mask == ~0UL.
 397          */
 398         max_slots = mask + 1
 399                     ? ALIGN(mask + 1, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT
 400                     : 1UL << (BITS_PER_LONG - IO_TLB_SHIFT);
 401
 402         /*
 403          * For mappings greater than a page, we limit the stride (and
 404          * hence alignment) to a page size.
 405          */
 406         nslots = ALIGN(size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 407         if (size > PAGE_SIZE)
 408                 stride = (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT));
 409         else
 410                 stride = 1;
 411
 412         BUG_ON(!nslots);
 413
 414         /*
 415          * Find suitable number of IO TLB entries size that will fit this
 416          * request and allocate a buffer from that IO TLB pool.
 417          */
 418         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 419         index = ALIGN(io_tlb_index, stride);
 420         if (index >= io_tlb_nslabs)
 421                 index = 0;
 422         wrap = index;
 423
 424         do {
 425                 while (iommu_is_span_boundary(index, nslots, offset_slots,
 426                                               max_slots)) {
 427                         index += stride;
 428                         if (index >= io_tlb_nslabs)
 429                                 index = 0;
 430                         if (index == wrap)
 431                                 goto not_found;
 432                 }
 433
 434                 /*
 435                  * If we find a slot that indicates we have 'nslots' number of
 436                  * contiguous buffers, we allocate the buffers from that slot
 437                  * and mark the entries as '0' indicating unavailable.
 438                  */
 439                 if (io_tlb_list[index] >= nslots) {
 440                         int count = 0;
 441
 442                         for (i = index; i < (int) (index + nslots); i++)
 443                                 io_tlb_list[i] = 0;
 444                         for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE - 1) && io_tlb_list[i]; i--)
 445                                 io_tlb_list[i] = ++count;
 446                         dma_addr = io_tlb_start + (index << IO_TLB_SHIFT);
 447
 448                         /*
 449                          * Update the indices to avoid searching in the next
 450                          * round.
 451                          */
 452                         io_tlb_index = ((index + nslots) < io_tlb_nslabs
 453                                         ? (index + nslots) : 0);
 454
 455                         goto found;
 456                 }
 457                 index += stride;
 458                 if (index >= io_tlb_nslabs)
 459                         index = 0;
 460         } while (index != wrap);
 461
 462 not_found:
 463         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 464         return NULL;
 465 found:
 466         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 467
 468         /*
 469          * Save away the mapping from the original address to the DMA address.
 470          * This is needed when we sync the memory.  Then we sync the buffer if
 471          * needed.
 472          */
 473         for (i = 0; i < nslots; i++)
 474                 io_tlb_orig_addr[index+i] = phys + (i << IO_TLB_SHIFT);
 475         if (dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL)
 476                 swiotlb_bounce(phys, dma_addr, size, DMA_TO_DEVICE);
 477
 478         return dma_addr;
 479 }
 480
 481 /*
 482  * dma_addr is the kernel virtual address of the bounce buffer to unmap.
 483  */
 484 static void
 485 do_unmap_single(struct device *hwdev, char *dma_addr, size_t size, int dir)
 486 {
 487         unsigned long flags;
 488         int i, count, nslots = ALIGN(size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 489         int index = (dma_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 490         phys_addr_t phys = io_tlb_orig_addr[index];
 491
 492         /*
 493          * First, sync the memory before unmapping the entry
 494          */
 495         if (phys && ((dir == DMA_FROM_DEVICE) || (dir == DMA_BIDIRECTIONAL)))
 496                 swiotlb_bounce(phys, dma_addr, size, DMA_FROM_DEVICE);
 497
 498         /*
 499          * Return the buffer to the free list by setting the corresponding
 500          * entries to indicate the number of contigous entries available.
 501          * While returning the entries to the free list, we merge the entries
 502          * with slots below and above the pool being returned.
 503          */
 504         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 505         {
 506                 count = ((index + nslots) < ALIGN(index + 1, IO_TLB_SEGSIZE) ?
 507                          io_tlb_list[index + nslots] : 0);
 508                 /*
 509                  * Step 1: return the slots to the free list, merging the
 510                  * slots with superceeding slots
 511                  */
 512                 for (i = index + nslots - 1; i >= index; i--)
 513                         io_tlb_list[i] = ++count;
 514                 /*
 515                  * Step 2: merge the returned slots with the preceding slots,
 516                  * if available (non zero)
 517                  */
 518                 for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE -1) && io_tlb_list[i]; i--)
 519                         io_tlb_list[i] = ++count;
 520         }
 521         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 522 }
 523
 524 static void
 525 sync_single(struct device *hwdev, char *dma_addr, size_t size,
 526             int dir, int target)
 527 {
 528         int index = (dma_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 529         phys_addr_t phys = io_tlb_orig_addr[index];
 530
 531         phys += ((unsigned long)dma_addr & ((1 << IO_TLB_SHIFT) - 1));
 532
 533         switch (target) {
 534         case SYNC_FOR_CPU:
 535                 if (likely(dir == DMA_FROM_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 536                         swiotlb_bounce(phys, dma_addr, size, DMA_FROM_DEVICE);
 537                 else
 538                         BUG_ON(dir != DMA_TO_DEVICE);
 539                 break;
 540         case SYNC_FOR_DEVICE:
 541                 if (likely(dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 542                         swiotlb_bounce(phys, dma_addr, size, DMA_TO_DEVICE);
 543                 else
 544                         BUG_ON(dir != DMA_FROM_DEVICE);
 545                 break;
 546         default:
 547                 BUG();
 548         }
 549 }
 550
 551 void *
 552 swiotlb_alloc_coherent(struct device *hwdev, size_t size,
 553                        dma_addr_t *dma_handle, gfp_t flags)
 554 {
 555         dma_addr_t dev_addr;
 556         void *ret;
 557         int order = get_order(size);
 558         u64 dma_mask = DMA_BIT_MASK(32);
 559
 560         if (hwdev && hwdev->coherent_dma_mask)
 561                 dma_mask = hwdev->coherent_dma_mask;
 562
 563         ret = (void *)__get_free_pages(flags, order);
 564         if (ret &&
 565             !is_buffer_dma_capable(dma_mask, swiotlb_virt_to_bus(hwdev, ret),
 566                                    size)) {
 567                 /*
 568                  * The allocated memory isn't reachable by the device.
 569                  */
 570                 free_pages((unsigned long) ret, order);
 571                 ret = NULL;
 572         }
 573         if (!ret) {
 574                 /*
 575                  * We are either out of memory or the device can't DMA
 576                  * to GFP_DMA memory; fall back on map_single(), which
 577                  * will grab memory from the lowest available address range.
 578                  */
 579                 ret = map_single(hwdev, 0, size, DMA_FROM_DEVICE);
 580                 if (!ret)
 581                         return NULL;
 582         }
 583
 584         memset(ret, 0, size);
 585         dev_addr = swiotlb_virt_to_bus(hwdev, ret);
 586
 587         /* Confirm address can be DMA'd by device */
 588         if (!is_buffer_dma_capable(dma_mask, dev_addr, size)) {
 589                 printk("hwdev DMA mask = 0x%016Lx, dev_addr = 0x%016Lx\n",
 590                        (unsigned long long)dma_mask,
 591                        (unsigned long long)dev_addr);
 592
 593                 /* DMA_TO_DEVICE to avoid memcpy in unmap_single */
 594                 do_unmap_single(hwdev, ret, size, DMA_TO_DEVICE);
 595                 return NULL;
 596         }
 597         *dma_handle = dev_addr;
 598         return ret;
 599 }
 600 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_alloc_coherent);
 601
 602 void
 603 swiotlb_free_coherent(struct device *hwdev, size_t size, void *vaddr,
 604                       dma_addr_t dma_handle)
 605 {
 606         WARN_ON(irqs_disabled());
 607         if (!is_swiotlb_buffer(vaddr))
 608                 free_pages((unsigned long) vaddr, get_order(size));
 609         else
 610                 /* DMA_TO_DEVICE to avoid memcpy in unmap_single */
 611                 do_unmap_single(hwdev, vaddr, size, DMA_TO_DEVICE);
 612 }
 613 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_free_coherent);
 614
 615 static void
 616 swiotlb_full(struct device *dev, size_t size, int dir, int do_panic)
 617 {
 618         /*
 619          * Ran out of IOMMU space for this operation. This is very bad.
 620          * Unfortunately the drivers cannot handle this operation properly.
 621          * unless they check for dma_mapping_error (most don't)
 622          * When the mapping is small enough return a static buffer to limit
 623          * the damage, or panic when the transfer is too big.
 624          */
 625         printk(KERN_ERR "DMA: Out of SW-IOMMU space for %zu bytes at "
 626                "device %s\n", size, dev ? dev_name(dev) : "?");
 627
 628         if (size > io_tlb_overflow && do_panic) {
 629                 if (dir == DMA_FROM_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL)
 630                         panic("DMA: Memory would be corrupted\n");
 631                 if (dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL)
 632                         panic("DMA: Random memory would be DMAed\n");
 633         }
 634 }
 635
 636 /*
 637  * Map a single buffer of the indicated size for DMA in streaming mode.  The
 638  * physical address to use is returned.
 639  *
 640  * Once the device is given the dma address, the device owns this memory until
 641  * either swiotlb_unmap_page or swiotlb_dma_sync_single is performed.
 642  */
 643 dma_addr_t swiotlb_map_page(struct device *dev, struct page *page,
 644                             unsigned long offset, size_t size,
 645                             enum dma_data_direction dir,
 646                             struct dma_attrs *attrs)
 647 {
 648         phys_addr_t phys = page_to_phys(page) + offset;
 649         dma_addr_t dev_addr = swiotlb_phys_to_bus(dev, phys);
 650         void *map;
 651
 652         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
 653         /*
 654          * If the address happens to be in the device's DMA window,
 655          * we can safely return the device addr and not worry about bounce
 656          * buffering it.
 657          */
 658         if (!address_needs_mapping(dev, dev_addr, size) &&
 659             !range_needs_mapping(phys, size))
 660                 return dev_addr;
 661
 662         /*
 663          * Oh well, have to allocate and map a bounce buffer.
 664          */
 665         map = map_single(dev, phys, size, dir);
 666         if (!map) {
 667                 swiotlb_full(dev, size, dir, 1);
 668                 map = io_tlb_overflow_buffer;
 669         }
 670
 671         dev_addr = swiotlb_virt_to_bus(dev, map);
 672
 673         /*
 674          * Ensure that the address returned is DMA'ble
 675          */
 676         if (address_needs_mapping(dev, dev_addr, size))
 677                 panic("map_single: bounce buffer is not DMA'ble");
 678
 679         return dev_addr;
 680 }
 681 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_map_page);
 682
 683 /*
 684  * Unmap a single streaming mode DMA translation.  The dma_addr and size must
 685  * match what was provided for in a previous swiotlb_map_page call.  All
 686  * other usages are undefined.
 687  *
 688  * After this call, reads by the cpu to the buffer are guaranteed to see
 689  * whatever the device wrote there.
 690  */
 691 static void unmap_single(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 692                          size_t size, int dir)
 693 {
 694         char *dma_addr = swiotlb_bus_to_virt(hwdev, dev_addr);
 695
 696         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
 697
 698         if (is_swiotlb_buffer(dma_addr)) {
 699                 do_unmap_single(hwdev, dma_addr, size, dir);
 700                 return;
 701         }
 702
 703         if (dir != DMA_FROM_DEVICE)
 704                 return;
 705
 706         dma_mark_clean(dma_addr, size);
 707 }
 708
 709 void swiotlb_unmap_page(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 710                         size_t size, enum dma_data_direction dir,
 711                         struct dma_attrs *attrs)
 712 {
 713         unmap_single(hwdev, dev_addr, size, dir);
 714 }
 715 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_unmap_page);
 716
 717 /*
 718  * Make physical memory consistent for a single streaming mode DMA translation
 719  * after a transfer.
 720  *
 721  * If you perform a swiotlb_map_page() but wish to interrogate the buffer
 722  * using the cpu, yet do not wish to teardown the dma mapping, you must
 723  * call this function before doing so.  At the next point you give the dma
 724  * address back to the card, you must first perform a
 725  * swiotlb_dma_sync_for_device, and then the device again owns the buffer
 726  */
 727 static void
 728 swiotlb_sync_single(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 729                     size_t size, int dir, int target)
 730 {
 731         char *dma_addr = swiotlb_bus_to_virt(hwdev, dev_addr);
 732
 733         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
 734
 735         if (is_swiotlb_buffer(dma_addr)) {
 736                 sync_single(hwdev, dma_addr, size, dir, target);
 737                 return;
 738         }
 739
 740         if (dir != DMA_FROM_DEVICE)
 741                 return;
 742
 743         dma_mark_clean(dma_addr, size);
 744 }
 745
 746 void
 747 swiotlb_sync_single_for_cpu(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 748                             size_t size, enum dma_data_direction dir)
 749 {
 750         swiotlb_sync_single(hwdev, dev_addr, size, dir, SYNC_FOR_CPU);
 751 }
 752 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_sync_single_for_cpu);
 753
 754 void
 755 swiotlb_sync_single_for_device(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 756                                size_t size, enum dma_data_direction dir)
 757 {
 758         swiotlb_sync_single(hwdev, dev_addr, size, dir, SYNC_FOR_DEVICE);
 759 }
 760 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_sync_single_for_device);
 761
 762 /*
 763  * Same as above, but for a sub-range of the mapping.
 764  */
 765 static void
 766 swiotlb_sync_single_range(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 767                           unsigned long offset, size_t size,
 768                           int dir, int target)
 769 {
 770         swiotlb_sync_single(hwdev, dev_addr + offset, size, dir, target);
 771 }
 772
 773 void
 774 swiotlb_sync_single_range_for_cpu(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 775                                   unsigned long offset, size_t size,
 776                                   enum dma_data_direction dir)
 777 {
 778         swiotlb_sync_single_range(hwdev, dev_addr, offset, size, dir,
 779                                   SYNC_FOR_CPU);
 780 }
 781 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_sync_single_range_for_cpu);
 782
 783 void
 784 swiotlb_sync_single_range_for_device(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 785                                      unsigned long offset, size_t size,
 786                                      enum dma_data_direction dir)
 787 {
 788         swiotlb_sync_single_range(hwdev, dev_addr, offset, size, dir,
 789                                   SYNC_FOR_DEVICE);
 790 }
 791 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_sync_single_range_for_device);
 792
 793 /*
 794  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
 795  * This is the scatter-gather version of the above swiotlb_map_page
 796  * interface.  Here the scatter gather list elements are each tagged with the
 797  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
 798  * sg_dma_{address,length}(SG).
 799  *
 800  * NOTE: An implementation may be able to use a smaller number of
 801  *       DMA address/length pairs than there are SG table elements.
 802  *       (for example via virtual mapping capabilities)
 803  *       The routine returns the number of addr/length pairs actually
 804  *       used, at most nents.
 805  *
 806  * Device ownership issues as mentioned above for swiotlb_map_page are the
 807  * same here.
 808  */
 809 int
 810 swiotlb_map_sg_attrs(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl, int nelems,
 811                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 812 {
 813         struct scatterlist *sg;
 814         int i;
 815
 816         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
 817
 818         for_each_sg(sgl, sg, nelems, i) {
 819                 phys_addr_t paddr = sg_phys(sg);
 820                 dma_addr_t dev_addr = swiotlb_phys_to_bus(hwdev, paddr);
 821
 822                 if (range_needs_mapping(paddr, sg->length) ||
 823                     address_needs_mapping(hwdev, dev_addr, sg->length)) {
 824                         void *map = map_single(hwdev, sg_phys(sg),
 825                                                sg->length, dir);
 826                         if (!map) {
 827                                 /* Don't panic here, we expect map_sg users
 828                                    to do proper error handling. */
 829                                 swiotlb_full(hwdev, sg->length, dir, 0);
 830                                 swiotlb_unmap_sg_attrs(hwdev, sgl, i, dir,
 831                                                        attrs);
 832                                 sgl[0].dma_length = 0;
 833                                 return 0;
 834                         }
 835                         sg->dma_address = swiotlb_virt_to_bus(hwdev, map);
 836                 } else
 837                         sg->dma_address = dev_addr;
 838                 sg->dma_length = sg->length;
 839         }
 840         return nelems;
 841 }
 842 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_map_sg_attrs);
 843
 844 int
 845 swiotlb_map_sg(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl, int nelems,
 846                int dir)
 847 {
 848         return swiotlb_map_sg_attrs(hwdev, sgl, nelems, dir, NULL);
 849 }
 850 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_map_sg);
 851
 852 /*
 853  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, cpu read rules
 854  * concerning calls here are the same as for swiotlb_unmap_page() above.
 855  */
 856 void
 857 swiotlb_unmap_sg_attrs(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl,
 858                        int nelems, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 859 {
 860         struct scatterlist *sg;
 861         int i;
 862
 863         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
 864
 865         for_each_sg(sgl, sg, nelems, i)
 866                 unmap_single(hwdev, sg->dma_address, sg->dma_length, dir);
 867
 868 }
 869 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_unmap_sg_attrs);
 870
 871 void
 872 swiotlb_unmap_sg(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl, int nelems,
 873                  int dir)
 874 {
 875         return swiotlb_unmap_sg_attrs(hwdev, sgl, nelems, dir, NULL);
 876 }
 877 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_unmap_sg);
 878
 879 /*
 880  * Make physical memory consistent for a set of streaming mode DMA translations
 881  * after a transfer.
 882  *
 883  * The same as swiotlb_sync_single_* but for a scatter-gather list, same rules
 884  * and usage.
 885  */
 886 static void
 887 swiotlb_sync_sg(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl,
 888                 int nelems, int dir, int target)
 889 {
 890         struct scatterlist *sg;
 891         int i;
 892
 893         for_each_sg(sgl, sg, nelems, i)
 894                 swiotlb_sync_single(hwdev, sg->dma_address,
 895                                     sg->dma_length, dir, target);
 896 }
 897
 898 void
 899 swiotlb_sync_sg_for_cpu(struct device *hwdev, struct scatterlist *sg,
 900                         int nelems, enum dma_data_direction dir)
 901 {
 902         swiotlb_sync_sg(hwdev, sg, nelems, dir, SYNC_FOR_CPU);
 903 }
 904 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_sync_sg_for_cpu);
 905
 906 void
 907 swiotlb_sync_sg_for_device(struct device *hwdev, struct scatterlist *sg,
 908                            int nelems, enum dma_data_direction dir)
 909 {
 910         swiotlb_sync_sg(hwdev, sg, nelems, dir, SYNC_FOR_DEVICE);
 911 }
 912 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_sync_sg_for_device);
 913
 914 int
 915 swiotlb_dma_mapping_error(struct device *hwdev, dma_addr_t dma_addr)
 916 {
 917         return (dma_addr == swiotlb_virt_to_bus(hwdev, io_tlb_overflow_buffer));
 918 }
 919 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_dma_mapping_error);
 920
 921 /*
 922  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
 923  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
 924  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask to
 925  * this function.
 926  */
 927 int
 928 swiotlb_dma_supported(struct device *hwdev, u64 mask)
 929 {
 930         return swiotlb_virt_to_bus(hwdev, io_tlb_end - 1) <= mask;
 931 }
 932 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_dma_supported);