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
  28 #include <asm/memory.h>
  29 #include <asm/highmem.h>
  30 #include <asm/cacheflush.h>
  31 #include <asm/tlbflush.h>
  32 #include <asm/sizes.h>
  33 #include <asm/mach/arch.h>
  34 #include <asm/dma-iommu.h>
  35 #include <asm/mach/map.h>
  36 #include <asm/system.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 (!arch_is_coherent())
  77                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
  78         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
  79 }
  80
  81 /**
  82  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
  83  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
  84  * @handle: DMA address of buffer
  85  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
  86  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
  87  *
  88  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
  89  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
  90  * All other usages are undefined.
  91  *
  92  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
  93  * whatever the device wrote there.
  94  */
  95 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
  96                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
  97                 struct dma_attrs *attrs)
  98 {
  99         if (!arch_is_coherent())
 100                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
 101                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
 102 }
 103
 104 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
 105                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
 106 {
 107         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
 108         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
 109         if (!arch_is_coherent())
 110                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
 111 }
 112
 113 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
 114                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
 115 {
 116         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
 117         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
 118         if (!arch_is_coherent())
 119                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
 120 }
 121
 122 static int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask);
 123
 124 struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
 125         .alloc                  = arm_dma_alloc,
 126         .free                   = arm_dma_free,
 127         .mmap                   = arm_dma_mmap,
 128         .map_page               = arm_dma_map_page,
 129         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
 130         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
 131         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
 132         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
 133         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
 134         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
 135         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
 136         .set_dma_mask           = arm_dma_set_mask,
 137 };
 138 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
 139
 140 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
 141 {
 142         u64 mask = (u64)arm_dma_limit;
 143
 144         if (dev) {
 145                 mask = dev->coherent_dma_mask;
 146
 147                 /*
 148                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
 149                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
 150                  */
 151                 if (mask == 0) {
 152                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
 153                         return 0;
 154                 }
 155
 156                 if ((~mask) & (u64)arm_dma_limit) {
 157                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask %#llx is smaller "
 158                                  "than system GFP_DMA mask %#llx\n",
 159                                  mask, (u64)arm_dma_limit);
 160                         return 0;
 161                 }
 162         }
 163
 164         return mask;
 165 }
 166
 167 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size)
 168 {
 169         void *ptr;
 170         /*
 171          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
 172          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
 173          */
 174         ptr = page_address(page);
 175         if (ptr) {
 176                 memset(ptr, 0, size);
 177                 dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
 178                 outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
 179         }
 180 }
 181
 182 /*
 183  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
 184  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
 185  */
 186 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
 187 {
 188         unsigned long order = get_order(size);
 189         struct page *page, *p, *e;
 190
 191         page = alloc_pages(gfp, order);
 192         if (!page)
 193                 return NULL;
 194
 195         /*
 196          * Now split the huge page and free the excess pages
 197          */
 198         split_page(page, order);
 199         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
 200                 __free_page(p);
 201
 202         __dma_clear_buffer(page, size);
 203
 204         return page;
 205 }
 206
 207 /*
 208  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
 209  */
 210 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
 211 {
 212         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
 213
 214         while (page < e) {
 215                 __free_page(page);
 216                 page++;
 217         }
 218 }
 219
 220 #ifdef CONFIG_MMU
 221 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 222 #warning ARM Coherent DMA allocator does not (yet) support huge TLB
 223 #endif
 224
 225 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 226                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page);
 227
 228 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 229                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 230                                  const void *caller);
 231
 232 static void *
 233 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
 234         const void *caller)
 235 {
 236         struct vm_struct *area;
 237         unsigned long addr;
 238
 239         /*
 240          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
 241          * set VM_USERMAP flags too.
 242          */
 243         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
 244                                   caller);
 245         if (!area)
 246                 return NULL;
 247         addr = (unsigned long)area->addr;
 248         area->phys_addr = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
 249
 250         if (ioremap_page_range(addr, addr + size, area->phys_addr, prot)) {
 251                 vunmap((void *)addr);
 252                 return NULL;
 253         }
 254         return (void *)addr;
 255 }
 256
 257 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
 258 {
 259         unsigned int flags = VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP;
 260         struct vm_struct *area = find_vm_area(cpu_addr);
 261         if (!area || (area->flags & flags) != flags) {
 262                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
 263                 return;
 264         }
 265         unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
 266         vunmap(cpu_addr);
 267 }
 268
 269 struct dma_pool {
 270         size_t size;
 271         spinlock_t lock;
 272         unsigned long *bitmap;
 273         unsigned long nr_pages;
 274         void *vaddr;
 275         struct page *page;
 276 };
 277
 278 static struct dma_pool atomic_pool = {
 279         .size = SZ_256K,
 280 };
 281
 282 static int __init early_coherent_pool(char *p)
 283 {
 284         atomic_pool.size = memparse(p, &p);
 285         return 0;
 286 }
 287 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
 288
 289 /*
 290  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
 291  */
 292 static int __init atomic_pool_init(void)
 293 {
 294         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
 295         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(pgprot_kernel);
 296         unsigned long nr_pages = pool->size >> PAGE_SHIFT;
 297         unsigned long *bitmap;
 298         struct page *page;
 299         void *ptr;
 300         int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(nr_pages) * sizeof(long);
 301
 302         bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
 303         if (!bitmap)
 304                 goto no_bitmap;
 305
 306         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
 307                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, pool->size, prot, &page);
 308         else
 309                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, pool->size, GFP_KERNEL, prot,
 310                                            &page, NULL);
 311         if (ptr) {
 312                 spin_lock_init(&pool->lock);
 313                 pool->vaddr = ptr;
 314                 pool->page = page;
 315                 pool->bitmap = bitmap;
 316                 pool->nr_pages = nr_pages;
 317                 pr_info("DMA: preallocated %u KiB pool for atomic coherent allocations\n",
 318                        (unsigned)pool->size / 1024);
 319                 return 0;
 320         }
 321         kfree(bitmap);
 322 no_bitmap:
 323         pr_err("DMA: failed to allocate %u KiB pool for atomic coherent allocation\n",
 324                (unsigned)pool->size / 1024);
 325         return -ENOMEM;
 326 }
 327 /*
 328  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
 329  */
 330 postcore_initcall(atomic_pool_init);
 331
 332 struct dma_contig_early_reserve {
 333         phys_addr_t base;
 334         unsigned long size;
 335 };
 336
 337 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
 338
 339 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
 340
 341 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
 342 {
 343         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
 344         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
 345         dma_mmu_remap_num++;
 346 }
 347
 348 void __init dma_contiguous_remap(void)
 349 {
 350         int i;
 351         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
 352                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
 353                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
 354                 struct map_desc map;
 355                 unsigned long addr;
 356
 357                 if (end > arm_lowmem_limit)
 358                         end = arm_lowmem_limit;
 359                 if (start >= end)
 360                         return;
 361
 362                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
 363                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
 364                 map.length = end - start;
 365                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
 366
 367                 /*
 368                  * Clear previous low-memory mapping
 369                  */
 370                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
 371                      addr += PMD_SIZE)
 372                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
 373
 374                 iotable_init(&map, 1);
 375         }
 376 }
 377
 378 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
 379                             void *data)
 380 {
 381         struct page *page = virt_to_page(addr);
 382         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
 383
 384         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
 385         return 0;
 386 }
 387
 388 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
 389 {
 390         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
 391         unsigned end = start + size;
 392
 393         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
 394         dsb();
 395         flush_tlb_kernel_range(start, end);
 396 }
 397
 398 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 399                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 400                                  const void *caller)
 401 {
 402         struct page *page;
 403         void *ptr;
 404         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
 405         if (!page)
 406                 return NULL;
 407
 408         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
 409         if (!ptr) {
 410                 __dma_free_buffer(page, size);
 411                 return NULL;
 412         }
 413
 414         *ret_page = page;
 415         return ptr;
 416 }
 417
 418 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
 419 {
 420         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
 421         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
 422         unsigned int pageno;
 423         unsigned long flags;
 424         void *ptr = NULL;
 425         unsigned long align_mask;
 426
 427         if (!pool->vaddr) {
 428                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
 429                 return NULL;
 430         }
 431
 432         /*
 433          * Align the region allocation - allocations from pool are rather
 434          * small, so align them to their order in pages, minimum is a page
 435          * size. This helps reduce fragmentation of the DMA space.
 436          */
 437         align_mask = (1 << get_order(size)) - 1;
 438
 439         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
 440         pageno = bitmap_find_next_zero_area(pool->bitmap, pool->nr_pages,
 441                                             0, count, align_mask);
 442         if (pageno < pool->nr_pages) {
 443                 bitmap_set(pool->bitmap, pageno, count);
 444                 ptr = pool->vaddr + PAGE_SIZE * pageno;
 445                 *ret_page = pool->page + pageno;
 446         }
 447         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
 448
 449         return ptr;
 450 }
 451
 452 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
 453 {
 454         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
 455         unsigned long pageno, count;
 456         unsigned long flags;
 457
 458         if (start < pool->vaddr || start > pool->vaddr + pool->size)
 459                 return 0;
 460
 461         if (start + size > pool->vaddr + pool->size) {
 462                 WARN(1, "freeing wrong coherent size from pool\n");
 463                 return 0;
 464         }
 465
 466         pageno = (start - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
 467         count = size >> PAGE_SHIFT;
 468
 469         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
 470         bitmap_clear(pool->bitmap, pageno, count);
 471         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
 472
 473         return 1;
 474 }
 475
 476 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 477                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page)
 478 {
 479         unsigned long order = get_order(size);
 480         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
 481         struct page *page;
 482
 483         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
 484         if (!page)
 485                 return NULL;
 486
 487         __dma_clear_buffer(page, size);
 488         __dma_remap(page, size, prot);
 489
 490         *ret_page = page;
 491         return page_address(page);
 492 }
 493
 494 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
 495                                    size_t size)
 496 {
 497         __dma_remap(page, size, pgprot_kernel);
 498         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
 499 }
 500
 501 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
 502 {
 503         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
 504                             pgprot_writecombine(prot) :
 505                             pgprot_dmacoherent(prot);
 506         return prot;
 507 }
 508
 509 #define nommu() 0
 510
 511 #else   /* !CONFIG_MMU */
 512
 513 #define nommu() 1
 514
 515 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)   __pgprot(0)
 516 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c)      NULL
 517 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
 518 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret)           NULL
 519 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        0
 520 #define __free_from_contiguous(dev, page, size)                 do { } while (0)
 521 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
 522
 523 #endif  /* CONFIG_MMU */
 524
 525 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 526                                    struct page **ret_page)
 527 {
 528         struct page *page;
 529         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
 530         if (!page)
 531                 return NULL;
 532
 533         *ret_page = page;
 534         return page_address(page);
 535 }
 536
 537
 538
 539 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 540                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, const void *caller)
 541 {
 542         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
 543         struct page *page;
 544         void *addr;
 545
 546 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
 547         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
 548         if (limit && size >= limit) {
 549                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
 550                         size, mask);
 551                 return NULL;
 552         }
 553 #endif
 554
 555         if (!mask)
 556                 return NULL;
 557
 558         if (mask < 0xffffffffULL)
 559                 gfp |= GFP_DMA;
 560
 561         /*
 562          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
 563          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
 564          * handle them.  The real problem is that this flag probably
 565          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
 566          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
 567          */
 568         gfp &= ~(__GFP_COMP);
 569
 570         *handle = DMA_ERROR_CODE;
 571         size = PAGE_ALIGN(size);
 572
 573         if (arch_is_coherent() || nommu())
 574                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
 575         else if (gfp & GFP_ATOMIC)
 576                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
 577         else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
 578                 addr = __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, &page, caller);
 579         else
 580                 addr = __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, &page);
 581
 582         if (addr)
 583                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
 584
 585         return addr;
 586 }
 587
 588 /*
 589  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
 590  * virtual and bus address for that space.
 591  */
 592 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 593                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
 594 {
 595         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
 596         void *memory;
 597
 598         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
 599                 return memory;
 600
 601         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot,
 602                            __builtin_return_address(0));
 603 }
 604
 605 /*
 606  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
 607  */
 608 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 609                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 610                  struct dma_attrs *attrs)
 611 {
 612         int ret = -ENXIO;
 613 #ifdef CONFIG_MMU
 614         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 615         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
 616         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
 617         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
 618
 619         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
 620
 621         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
 622                 return ret;
 623
 624         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
 625                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
 626                                       pfn + off,
 627                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
 628                                       vma->vm_page_prot);
 629         }
 630 #endif  /* CONFIG_MMU */
 631
 632         return ret;
 633 }
 634
 635 /*
 636  * Free a buffer as defined by the above mapping.
 637  */
 638 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 639                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
 640 {
 641         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
 642
 643         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
 644                 return;
 645
 646         size = PAGE_ALIGN(size);
 647
 648         if (arch_is_coherent() || nommu()) {
 649                 __dma_free_buffer(page, size);
 650         } else if (__free_from_pool(cpu_addr, size)) {
 651                 return;
 652         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
 653                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
 654                 __dma_free_buffer(page, size);
 655         } else {
 656                 /*
 657                  * Non-atomic allocations cannot be freed with IRQs disabled
 658                  */
 659                 WARN_ON(irqs_disabled());
 660                 __free_from_contiguous(dev, page, size);
 661         }
 662 }
 663
 664 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
 665         size_t size, enum dma_data_direction dir,
 666         void (*op)(const void *, size_t, int))
 667 {
 668         unsigned long pfn;
 669         size_t left = size;
 670
 671         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
 672         offset %= PAGE_SIZE;
 673
 674         /*
 675          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
 676          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
 677          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
 678          * optimized out.
 679          */
 680         do {
 681                 size_t len = left;
 682                 void *vaddr;
 683
 684                 page = pfn_to_page(pfn);
 685
 686                 if (PageHighMem(page)) {
 687                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
 688                                 len = PAGE_SIZE - offset;
 689                         vaddr = kmap_high_get(page);
 690                         if (vaddr) {
 691                                 vaddr += offset;
 692                                 op(vaddr, len, dir);
 693                                 kunmap_high(page);
 694                         } else if (cache_is_vipt()) {
 695                                 /* unmapped pages might still be cached */
 696                                 vaddr = kmap_atomic(page);
 697                                 op(vaddr + offset, len, dir);
 698                                 kunmap_atomic(vaddr);
 699                         }
 700                 } else {
 701                         vaddr = page_address(page) + offset;
 702                         op(vaddr, len, dir);
 703                 }
 704                 offset = 0;
 705                 pfn++;
 706                 left -= len;
 707         } while (left);
 708 }
 709
 710 /*
 711  * Make an area consistent for devices.
 712  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
 713  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
 714  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
 715  */
 716 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
 717         size_t size, enum dma_data_direction dir)
 718 {
 719         unsigned long paddr;
 720
 721         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
 722
 723         paddr = page_to_phys(page) + off;
 724         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
 725                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
 726         } else {
 727                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
 728         }
 729         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
 730 }
 731
 732 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
 733         size_t size, enum dma_data_direction dir)
 734 {
 735         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
 736
 737         /* FIXME: non-speculating: not required */
 738         /* don't bother invalidating if DMA to device */
 739         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
 740                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
 741
 742         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
 743
 744         /*
 745          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
 746          */
 747         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
 748                 unsigned long pfn;
 749                 size_t left = size;
 750
 751                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
 752                 off %= PAGE_SIZE;
 753                 if (off) {
 754                         pfn++;
 755                         left -= PAGE_SIZE - off;
 756                 }
 757                 while (left >= PAGE_SIZE) {
 758                         page = pfn_to_page(pfn++);
 759                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
 760                         left -= PAGE_SIZE;
 761                 }
 762         }
 763 }
 764
 765 /**
 766  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
 767  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 768  * @sg: list of buffers
 769  * @nents: number of buffers to map
 770  * @dir: DMA transfer direction
 771  *
 772  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
 773  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
 774  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
 775  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
 776  * sg_dma_{address,length}.
 777  *
 778  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
 779  * here.
 780  */
 781 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 782                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 783 {
 784         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 785         struct scatterlist *s;
 786         int i, j;
 787
 788         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 789 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
 790                 s->dma_length = s->length;
 791 #endif
 792                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
 793                                                 s->length, dir, attrs);
 794                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
 795                         goto bad_mapping;
 796         }
 797         return nents;
 798
 799  bad_mapping:
 800         for_each_sg(sg, s, i, j)
 801                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
 802         return 0;
 803 }
 804
 805 /**
 806  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
 807  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 808  * @sg: list of buffers
 809  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
 810  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 811  *
 812  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
 813  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
 814  */
 815 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 816                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 817 {
 818         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 819         struct scatterlist *s;
 820
 821         int i;
 822
 823         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 824                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
 825 }
 826
 827 /**
 828  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
 829  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 830  * @sg: list of buffers
 831  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
 832  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 833  */
 834 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 835                         int nents, enum dma_data_direction dir)
 836 {
 837         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 838         struct scatterlist *s;
 839         int i;
 840
 841         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 842                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
 843                                          dir);
 844 }
 845
 846 /**
 847  * arm_dma_sync_sg_for_device
 848  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 849  * @sg: list of buffers
 850  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
 851  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 852  */
 853 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 854                         int nents, enum dma_data_direction dir)
 855 {
 856         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 857         struct scatterlist *s;
 858         int i;
 859
 860         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 861                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
 862                                             dir);
 863 }
 864
 865 /*
 866  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
 867  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
 868  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
 869  * to this function.
 870  */
 871 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
 872 {
 873         if (mask < (u64)arm_dma_limit)
 874                 return 0;
 875         return 1;
 876 }
 877 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
 878
 879 static int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask)
 880 {
 881         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, dma_mask))
 882                 return -EIO;
 883
 884         *dev->dma_mask = dma_mask;
 885
 886         return 0;
 887 }
 888
 889 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
 890
 891 static int __init dma_debug_do_init(void)
 892 {
 893         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
 894         return 0;
 895 }
 896 fs_initcall(dma_debug_do_init);
 897
 898 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
 899
 900 /* IOMMU */
 901
 902 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
 903                                       size_t size)
 904 {
 905         unsigned int order = get_order(size);
 906         unsigned int align = 0;
 907         unsigned int count, start;
 908         unsigned long flags;
 909
 910         count = ((PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT) +
 911                  (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
 912
 913         if (order > mapping->order)
 914                 align = (1 << (order - mapping->order)) - 1;
 915
 916         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
 917         start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmap, mapping->bits, 0,
 918                                            count, align);
 919         if (start > mapping->bits) {
 920                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
 921                 return DMA_ERROR_CODE;
 922         }
 923
 924         bitmap_set(mapping->bitmap, start, count);
 925         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
 926
 927         return mapping->base + (start << (mapping->order + PAGE_SHIFT));
 928 }
 929
 930 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
 931                                dma_addr_t addr, size_t size)
 932 {
 933         unsigned int start = (addr - mapping->base) >>
 934                              (mapping->order + PAGE_SHIFT);
 935         unsigned int count = ((size >> PAGE_SHIFT) +
 936                               (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
 937         unsigned long flags;
 938
 939         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
 940         bitmap_clear(mapping->bitmap, start, count);
 941         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
 942 }
 943
 944 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
 945 {
 946         struct page **pages;
 947         int count = size >> PAGE_SHIFT;
 948         int array_size = count * sizeof(struct page *);
 949         int i = 0;
 950
 951         if (array_size <= PAGE_SIZE)
 952                 pages = kzalloc(array_size, gfp);
 953         else
 954                 pages = vzalloc(array_size);
 955         if (!pages)
 956                 return NULL;
 957
 958         while (count) {
 959                 int j, order = __fls(count);
 960
 961                 pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, order);
 962                 while (!pages[i] && order)
 963                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, --order);
 964                 if (!pages[i])
 965                         goto error;
 966
 967                 if (order)
 968                         split_page(pages[i], order);
 969                 j = 1 << order;
 970                 while (--j)
 971                         pages[i + j] = pages[i] + j;
 972
 973                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
 974                 i += 1 << order;
 975                 count -= 1 << order;
 976         }
 977
 978         return pages;
 979 error:
 980         while (i--)
 981                 if (pages[i])
 982                         __free_pages(pages[i], 0);
 983         if (array_size <= PAGE_SIZE)
 984                 kfree(pages);
 985         else
 986                 vfree(pages);
 987         return NULL;
 988 }
 989
 990 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
 991 {
 992         int count = size >> PAGE_SHIFT;
 993         int array_size = count * sizeof(struct page *);
 994         int i;
 995         for (i = 0; i < count; i++)
 996                 if (pages[i])
 997                         __free_pages(pages[i], 0);
 998         if (array_size <= PAGE_SIZE)
 999                 kfree(pages);
1000         else
1001                 vfree(pages);
1002         return 0;
1003 }
1004
1005 /*
1006  * Create a CPU mapping for a specified pages
1007  */
1008 static void *
1009 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1010                     const void *caller)
1011 {
1012         unsigned int i, nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1013         struct vm_struct *area;
1014         unsigned long p;
1015
1016         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
1017                                   caller);
1018         if (!area)
1019                 return NULL;
1020
1021         area->pages = pages;
1022         area->nr_pages = nr_pages;
1023         p = (unsigned long)area->addr;
1024
1025         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1026                 phys_addr_t phys = __pfn_to_phys(page_to_pfn(pages[i]));
1027                 if (ioremap_page_range(p, p + PAGE_SIZE, phys, prot))
1028                         goto err;
1029                 p += PAGE_SIZE;
1030         }
1031         return area->addr;
1032 err:
1033         unmap_kernel_range((unsigned long)area->addr, size);
1034         vunmap(area->addr);
1035         return NULL;
1036 }
1037
1038 /*
1039  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1040  */
1041 static dma_addr_t
1042 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1043 {
1044         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1045         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1046         dma_addr_t dma_addr, iova;
1047         int i, ret = DMA_ERROR_CODE;
1048
1049         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1050         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1051                 return dma_addr;
1052
1053         iova = dma_addr;
1054         for (i = 0; i < count; ) {
1055                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1056                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1057                 unsigned int len, j;
1058
1059                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1060                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1061                                 break;
1062
1063                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1064                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1065                 if (ret < 0)
1066                         goto fail;
1067                 iova += len;
1068                 i = j;
1069         }
1070         return dma_addr;
1071 fail:
1072         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1073         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1074         return DMA_ERROR_CODE;
1075 }
1076
1077 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1078 {
1079         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1080
1081         /*
1082          * add optional in-page offset from iova to size and align
1083          * result to page size
1084          */
1085         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1086         iova &= PAGE_MASK;
1087
1088         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1089         __free_iova(mapping, iova, size);
1090         return 0;
1091 }
1092
1093 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, struct dma_attrs *attrs)
1094 {
1095         struct vm_struct *area;
1096
1097         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1098                 return cpu_addr;
1099
1100         area = find_vm_area(cpu_addr);
1101         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1102                 return area->pages;
1103         return NULL;
1104 }
1105
1106 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1107             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1108 {
1109         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1110         struct page **pages;
1111         void *addr = NULL;
1112
1113         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1114         size = PAGE_ALIGN(size);
1115
1116         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp);
1117         if (!pages)
1118                 return NULL;
1119
1120         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1121         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1122                 goto err_buffer;
1123
1124         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1125                 return pages;
1126
1127         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1128                                    __builtin_return_address(0));
1129         if (!addr)
1130                 goto err_mapping;
1131
1132         return addr;
1133
1134 err_mapping:
1135         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1136 err_buffer:
1137         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1138         return NULL;
1139 }
1140
1141 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1142                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1143                     struct dma_attrs *attrs)
1144 {
1145         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1146         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1147         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1148
1149         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1150
1151         if (!pages)
1152                 return -ENXIO;
1153
1154         do {
1155                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1156                 if (ret) {
1157                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1158                         return ret;
1159                 }
1160                 uaddr += PAGE_SIZE;
1161                 usize -= PAGE_SIZE;
1162         } while (usize > 0);
1163
1164         return 0;
1165 }
1166
1167 /*
1168  * free a page as defined by the above mapping.
1169  * Must not be called with IRQs disabled.
1170  */
1171 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1172                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1173 {
1174         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1175         size = PAGE_ALIGN(size);
1176
1177         if (!pages) {
1178                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1179                 return;
1180         }
1181
1182         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1183                 unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
1184                 vunmap(cpu_addr);
1185         }
1186
1187         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1188         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1189 }
1190
1191 /*
1192  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1193  */
1194 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1195                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1196                           enum dma_data_direction dir)
1197 {
1198         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1199         dma_addr_t iova, iova_base;
1200         int ret = 0;
1201         unsigned int count;
1202         struct scatterlist *s;
1203
1204         size = PAGE_ALIGN(size);
1205         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1206
1207         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1208         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1209                 return -ENOMEM;
1210
1211         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1212                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1213                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1214
1215                 if (!arch_is_coherent())
1216                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1217
1218                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1219                 if (ret < 0)
1220                         goto fail;
1221                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1222                 iova += len;
1223         }
1224         *handle = iova_base;
1225
1226         return 0;
1227 fail:
1228         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1229         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1230         return ret;
1231 }
1232
1233 /**
1234  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1235  * @dev: valid struct device pointer
1236  * @sg: list of buffers
1237  * @nents: number of buffers to map
1238  * @dir: DMA transfer direction
1239  *
1240  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1241  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1242  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1243  * sg_dma_{address,length}.
1244  */
1245 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1246                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1247 {
1248         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1249         int i, count = 0;
1250         unsigned int offset = s->offset;
1251         unsigned int size = s->offset + s->length;
1252         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1253
1254         for (i = 1; i < nents; i++) {
1255                 s = sg_next(s);
1256
1257                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1258                 s->dma_length = 0;
1259
1260                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1261                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1262                             dir) < 0)
1263                                 goto bad_mapping;
1264
1265                         dma->dma_address += offset;
1266                         dma->dma_length = size - offset;
1267
1268                         size = offset = s->offset;
1269                         start = s;
1270                         dma = sg_next(dma);
1271                         count += 1;
1272                 }
1273                 size += s->length;
1274         }
1275         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir) < 0)
1276                 goto bad_mapping;
1277
1278         dma->dma_address += offset;
1279         dma->dma_length = size - offset;
1280
1281         return count+1;
1282
1283 bad_mapping:
1284         for_each_sg(sg, s, count, i)
1285                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1286         return 0;
1287 }
1288
1289 /**
1290  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1291  * @dev: valid struct device pointer
1292  * @sg: list of buffers
1293  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1294  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1295  *
1296  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1297  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1298  */
1299 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1300                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1301 {
1302         struct scatterlist *s;
1303         int i;
1304
1305         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1306                 if (sg_dma_len(s))
1307                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1308                                                sg_dma_len(s));
1309                 if (!arch_is_coherent())
1310                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1311                                               s->length, dir);
1312         }
1313 }
1314
1315 /**
1316  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1317  * @dev: valid struct device pointer
1318  * @sg: list of buffers
1319  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1320  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1321  */
1322 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1323                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1324 {
1325         struct scatterlist *s;
1326         int i;
1327
1328         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1329                 if (!arch_is_coherent())
1330                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1331
1332 }
1333
1334 /**
1335  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1336  * @dev: valid struct device pointer
1337  * @sg: list of buffers
1338  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1339  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1340  */
1341 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1342                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1343 {
1344         struct scatterlist *s;
1345         int i;
1346
1347         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1348                 if (!arch_is_coherent())
1349                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1350 }
1351
1352
1353 /**
1354  * arm_iommu_map_page
1355  * @dev: valid struct device pointer
1356  * @page: page that buffer resides in
1357  * @offset: offset into page for start of buffer
1358  * @size: size of buffer to map
1359  * @dir: DMA transfer direction
1360  *
1361  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1362  */
1363 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1364              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1365              struct dma_attrs *attrs)
1366 {
1367         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1368         dma_addr_t dma_addr;
1369         int ret, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1370
1371         if (!arch_is_coherent())
1372                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1373
1374         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1375         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1376                 return dma_addr;
1377
1378         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, 0);
1379         if (ret < 0)
1380                 goto fail;
1381
1382         return dma_addr + offset;
1383 fail:
1384         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1385         return DMA_ERROR_CODE;
1386 }
1387
1388 /**
1389  * arm_iommu_unmap_page
1390  * @dev: valid struct device pointer
1391  * @handle: DMA address of buffer
1392  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1393  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1394  *
1395  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1396  */
1397 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1398                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1399                 struct dma_attrs *attrs)
1400 {
1401         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1402         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1403         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1404         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1405         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1406
1407         if (!iova)
1408                 return;
1409
1410         if (!arch_is_coherent())
1411                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1412
1413         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1414         __free_iova(mapping, iova, len);
1415 }
1416
1417 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1418                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1419 {
1420         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1421         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1422         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1423         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1424
1425         if (!iova)
1426                 return;
1427
1428         if (!arch_is_coherent())
1429                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1430 }
1431
1432 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1433                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1434 {
1435         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1436         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1437         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1438         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1439
1440         if (!iova)
1441                 return;
1442
1443         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1444 }
1445
1446 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1447         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1448         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1449         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1450
1451         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1452         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1453         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1454         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1455
1456         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1457         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1458         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1459         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1460 };
1461
1462 /**
1463  * arm_iommu_create_mapping
1464  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1465  * @base: start address of the valid IO address space
1466  * @size: size of the valid IO address space
1467  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1468  *
1469  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1470  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1471  * mapping with IOMMU aware functions.
1472  *
1473  * The client device need to be attached to the mapping with
1474  * arm_iommu_attach_device function.
1475  */
1476 struct dma_iommu_mapping *
1477 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1478                          int order)
1479 {
1480         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1481         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1482         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1483         int err = -ENOMEM;
1484
1485         if (!count)
1486                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1487
1488         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1489         if (!mapping)
1490                 goto err;
1491
1492         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1493         if (!mapping->bitmap)
1494                 goto err2;
1495
1496         mapping->base = base;
1497         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1498         mapping->order = order;
1499         spin_lock_init(&mapping->lock);
1500
1501         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1502         if (!mapping->domain)
1503                 goto err3;
1504
1505         kref_init(&mapping->kref);
1506         return mapping;
1507 err3:
1508         kfree(mapping->bitmap);
1509 err2:
1510         kfree(mapping);
1511 err:
1512         return ERR_PTR(err);
1513 }
1514
1515 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1516 {
1517         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1518                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1519
1520         iommu_domain_free(mapping->domain);
1521         kfree(mapping->bitmap);
1522         kfree(mapping);
1523 }
1524
1525 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1526 {
1527         if (mapping)
1528                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1529 }
1530
1531 /**
1532  * arm_iommu_attach_device
1533  * @dev: valid struct device pointer
1534  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1535  *      arm_iommu_create_mapping)
1536  *
1537  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1538  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1539  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1540  * the same io address space mapping.
1541  */
1542 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1543                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1544 {
1545         int err;
1546
1547         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1548         if (err)
1549                 return err;
1550
1551         kref_get(&mapping->kref);
1552         dev->archdata.mapping = mapping;
1553         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1554
1555         pr_info("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1556         return 0;
1557 }
1558
1559 #endif