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
 222 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 223                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page);
 224
 225 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 226                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 227                                  const void *caller);
 228
 229 static void *
 230 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
 231         const void *caller)
 232 {
 233         struct vm_struct *area;
 234         unsigned long addr;
 235
 236         /*
 237          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
 238          * set VM_USERMAP flags too.
 239          */
 240         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
 241                                   caller);
 242         if (!area)
 243                 return NULL;
 244         addr = (unsigned long)area->addr;
 245         area->phys_addr = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
 246
 247         if (ioremap_page_range(addr, addr + size, area->phys_addr, prot)) {
 248                 vunmap((void *)addr);
 249                 return NULL;
 250         }
 251         return (void *)addr;
 252 }
 253
 254 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
 255 {
 256         unsigned int flags = VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP;
 257         struct vm_struct *area = find_vm_area(cpu_addr);
 258         if (!area || (area->flags & flags) != flags) {
 259                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
 260                 return;
 261         }
 262         unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
 263         vunmap(cpu_addr);
 264 }
 265
 266 struct dma_pool {
 267         size_t size;
 268         spinlock_t lock;
 269         unsigned long *bitmap;
 270         unsigned long nr_pages;
 271         void *vaddr;
 272         struct page *page;
 273 };
 274
 275 static struct dma_pool atomic_pool = {
 276         .size = SZ_256K,
 277 };
 278
 279 static int __init early_coherent_pool(char *p)
 280 {
 281         atomic_pool.size = memparse(p, &p);
 282         return 0;
 283 }
 284 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
 285
 286 /*
 287  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
 288  */
 289 static int __init atomic_pool_init(void)
 290 {
 291         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
 292         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(pgprot_kernel);
 293         unsigned long nr_pages = pool->size >> PAGE_SHIFT;
 294         unsigned long *bitmap;
 295         struct page *page;
 296         void *ptr;
 297         int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(nr_pages) * sizeof(long);
 298
 299         bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
 300         if (!bitmap)
 301                 goto no_bitmap;
 302
 303         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
 304                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, pool->size, prot, &page);
 305         else
 306                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, pool->size, GFP_KERNEL, prot,
 307                                            &page, NULL);
 308         if (ptr) {
 309                 spin_lock_init(&pool->lock);
 310                 pool->vaddr = ptr;
 311                 pool->page = page;
 312                 pool->bitmap = bitmap;
 313                 pool->nr_pages = nr_pages;
 314                 pr_info("DMA: preallocated %u KiB pool for atomic coherent allocations\n",
 315                        (unsigned)pool->size / 1024);
 316                 return 0;
 317         }
 318         kfree(bitmap);
 319 no_bitmap:
 320         pr_err("DMA: failed to allocate %u KiB pool for atomic coherent allocation\n",
 321                (unsigned)pool->size / 1024);
 322         return -ENOMEM;
 323 }
 324 /*
 325  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
 326  */
 327 postcore_initcall(atomic_pool_init);
 328
 329 struct dma_contig_early_reserve {
 330         phys_addr_t base;
 331         unsigned long size;
 332 };
 333
 334 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
 335
 336 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
 337
 338 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
 339 {
 340         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
 341         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
 342         dma_mmu_remap_num++;
 343 }
 344
 345 void __init dma_contiguous_remap(void)
 346 {
 347         int i;
 348         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
 349                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
 350                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
 351                 struct map_desc map;
 352                 unsigned long addr;
 353
 354                 if (end > arm_lowmem_limit)
 355                         end = arm_lowmem_limit;
 356                 if (start >= end)
 357                         return;
 358
 359                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
 360                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
 361                 map.length = end - start;
 362                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
 363
 364                 /*
 365                  * Clear previous low-memory mapping
 366                  */
 367                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
 368                      addr += PMD_SIZE)
 369                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
 370
 371                 iotable_init(&map, 1);
 372         }
 373 }
 374
 375 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
 376                             void *data)
 377 {
 378         struct page *page = virt_to_page(addr);
 379         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
 380
 381         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
 382         return 0;
 383 }
 384
 385 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
 386 {
 387         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
 388         unsigned end = start + size;
 389
 390         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
 391         dsb();
 392         flush_tlb_kernel_range(start, end);
 393 }
 394
 395 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 396                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 397                                  const void *caller)
 398 {
 399         struct page *page;
 400         void *ptr;
 401         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
 402         if (!page)
 403                 return NULL;
 404
 405         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
 406         if (!ptr) {
 407                 __dma_free_buffer(page, size);
 408                 return NULL;
 409         }
 410
 411         *ret_page = page;
 412         return ptr;
 413 }
 414
 415 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
 416 {
 417         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
 418         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
 419         unsigned int pageno;
 420         unsigned long flags;
 421         void *ptr = NULL;
 422         unsigned long align_mask;
 423
 424         if (!pool->vaddr) {
 425                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
 426                 return NULL;
 427         }
 428
 429         /*
 430          * Align the region allocation - allocations from pool are rather
 431          * small, so align them to their order in pages, minimum is a page
 432          * size. This helps reduce fragmentation of the DMA space.
 433          */
 434         align_mask = (1 << get_order(size)) - 1;
 435
 436         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
 437         pageno = bitmap_find_next_zero_area(pool->bitmap, pool->nr_pages,
 438                                             0, count, align_mask);
 439         if (pageno < pool->nr_pages) {
 440                 bitmap_set(pool->bitmap, pageno, count);
 441                 ptr = pool->vaddr + PAGE_SIZE * pageno;
 442                 *ret_page = pool->page + pageno;
 443         } else {
 444                 pr_err_once("ERROR: %u KiB atomic DMA coherent pool is too small!\n"
 445                             "Please increase it with coherent_pool= kernel parameter!\n",
 446                             (unsigned)pool->size / 1024);
 447         }
 448         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
 449
 450         return ptr;
 451 }
 452
 453 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
 454 {
 455         struct dma_pool *pool = &atomic_pool;
 456         unsigned long pageno, count;
 457         unsigned long flags;
 458
 459         if (start < pool->vaddr || start > pool->vaddr + pool->size)
 460                 return 0;
 461
 462         if (start + size > pool->vaddr + pool->size) {
 463                 WARN(1, "freeing wrong coherent size from pool\n");
 464                 return 0;
 465         }
 466
 467         pageno = (start - pool->vaddr) >> PAGE_SHIFT;
 468         count = size >> PAGE_SHIFT;
 469
 470         spin_lock_irqsave(&pool->lock, flags);
 471         bitmap_clear(pool->bitmap, pageno, count);
 472         spin_unlock_irqrestore(&pool->lock, flags);
 473
 474         return 1;
 475 }
 476
 477 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 478                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page)
 479 {
 480         unsigned long order = get_order(size);
 481         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
 482         struct page *page;
 483
 484         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
 485         if (!page)
 486                 return NULL;
 487
 488         __dma_clear_buffer(page, size);
 489         __dma_remap(page, size, prot);
 490
 491         *ret_page = page;
 492         return page_address(page);
 493 }
 494
 495 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
 496                                    size_t size)
 497 {
 498         __dma_remap(page, size, pgprot_kernel);
 499         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
 500 }
 501
 502 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
 503 {
 504         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
 505                             pgprot_writecombine(prot) :
 506                             pgprot_dmacoherent(prot);
 507         return prot;
 508 }
 509
 510 #define nommu() 0
 511
 512 #else   /* !CONFIG_MMU */
 513
 514 #define nommu() 1
 515
 516 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)   __pgprot(0)
 517 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c)      NULL
 518 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
 519 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret)           NULL
 520 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        0
 521 #define __free_from_contiguous(dev, page, size)                 do { } while (0)
 522 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
 523
 524 #endif  /* CONFIG_MMU */
 525
 526 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 527                                    struct page **ret_page)
 528 {
 529         struct page *page;
 530         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp);
 531         if (!page)
 532                 return NULL;
 533
 534         *ret_page = page;
 535         return page_address(page);
 536 }
 537
 538
 539
 540 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 541                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, const void *caller)
 542 {
 543         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
 544         struct page *page;
 545         void *addr;
 546
 547 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
 548         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
 549         if (limit && size >= limit) {
 550                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
 551                         size, mask);
 552                 return NULL;
 553         }
 554 #endif
 555
 556         if (!mask)
 557                 return NULL;
 558
 559         if (mask < 0xffffffffULL)
 560                 gfp |= GFP_DMA;
 561
 562         /*
 563          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
 564          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
 565          * handle them.  The real problem is that this flag probably
 566          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
 567          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
 568          */
 569         gfp &= ~(__GFP_COMP);
 570
 571         *handle = DMA_ERROR_CODE;
 572         size = PAGE_ALIGN(size);
 573
 574         if (arch_is_coherent() || nommu())
 575                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
 576         else if (gfp & GFP_ATOMIC)
 577                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
 578         else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA))
 579                 addr = __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, &page, caller);
 580         else
 581                 addr = __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, &page);
 582
 583         if (addr)
 584                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
 585
 586         return addr;
 587 }
 588
 589 /*
 590  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
 591  * virtual and bus address for that space.
 592  */
 593 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 594                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
 595 {
 596         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
 597         void *memory;
 598
 599         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
 600                 return memory;
 601
 602         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot,
 603                            __builtin_return_address(0));
 604 }
 605
 606 /*
 607  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
 608  */
 609 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 610                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 611                  struct dma_attrs *attrs)
 612 {
 613         int ret = -ENXIO;
 614 #ifdef CONFIG_MMU
 615         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 616         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
 617         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
 618         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
 619
 620         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
 621
 622         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
 623                 return ret;
 624
 625         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
 626                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
 627                                       pfn + off,
 628                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
 629                                       vma->vm_page_prot);
 630         }
 631 #endif  /* CONFIG_MMU */
 632
 633         return ret;
 634 }
 635
 636 /*
 637  * Free a buffer as defined by the above mapping.
 638  */
 639 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 640                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
 641 {
 642         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
 643
 644         if (dma_release_from_coherent(dev, get_order(size), cpu_addr))
 645                 return;
 646
 647         size = PAGE_ALIGN(size);
 648
 649         if (arch_is_coherent() || nommu()) {
 650                 __dma_free_buffer(page, size);
 651         } else if (__free_from_pool(cpu_addr, size)) {
 652                 return;
 653         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
 654                 __dma_free_remap(cpu_addr, size);
 655                 __dma_free_buffer(page, size);
 656         } else {
 657                 /*
 658                  * Non-atomic allocations cannot be freed with IRQs disabled
 659                  */
 660                 WARN_ON(irqs_disabled());
 661                 __free_from_contiguous(dev, page, size);
 662         }
 663 }
 664
 665 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
 666         size_t size, enum dma_data_direction dir,
 667         void (*op)(const void *, size_t, int))
 668 {
 669         unsigned long pfn;
 670         size_t left = size;
 671
 672         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
 673         offset %= PAGE_SIZE;
 674
 675         /*
 676          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
 677          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
 678          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
 679          * optimized out.
 680          */
 681         do {
 682                 size_t len = left;
 683                 void *vaddr;
 684
 685                 page = pfn_to_page(pfn);
 686
 687                 if (PageHighMem(page)) {
 688                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
 689                                 len = PAGE_SIZE - offset;
 690                         vaddr = kmap_high_get(page);
 691                         if (vaddr) {
 692                                 vaddr += offset;
 693                                 op(vaddr, len, dir);
 694                                 kunmap_high(page);
 695                         } else if (cache_is_vipt()) {
 696                                 /* unmapped pages might still be cached */
 697                                 vaddr = kmap_atomic(page);
 698                                 op(vaddr + offset, len, dir);
 699                                 kunmap_atomic(vaddr);
 700                         }
 701                 } else {
 702                         vaddr = page_address(page) + offset;
 703                         op(vaddr, len, dir);
 704                 }
 705                 offset = 0;
 706                 pfn++;
 707                 left -= len;
 708         } while (left);
 709 }
 710
 711 /*
 712  * Make an area consistent for devices.
 713  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
 714  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
 715  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
 716  */
 717 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
 718         size_t size, enum dma_data_direction dir)
 719 {
 720         unsigned long paddr;
 721
 722         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
 723
 724         paddr = page_to_phys(page) + off;
 725         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
 726                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
 727         } else {
 728                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
 729         }
 730         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
 731 }
 732
 733 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
 734         size_t size, enum dma_data_direction dir)
 735 {
 736         unsigned long paddr = page_to_phys(page) + off;
 737
 738         /* FIXME: non-speculating: not required */
 739         /* don't bother invalidating if DMA to device */
 740         if (dir != DMA_TO_DEVICE)
 741                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
 742
 743         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
 744
 745         /*
 746          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
 747          */
 748         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
 749                 unsigned long pfn;
 750                 size_t left = size;
 751
 752                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
 753                 off %= PAGE_SIZE;
 754                 if (off) {
 755                         pfn++;
 756                         left -= PAGE_SIZE - off;
 757                 }
 758                 while (left >= PAGE_SIZE) {
 759                         page = pfn_to_page(pfn++);
 760                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
 761                         left -= PAGE_SIZE;
 762                 }
 763         }
 764 }
 765
 766 /**
 767  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
 768  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 769  * @sg: list of buffers
 770  * @nents: number of buffers to map
 771  * @dir: DMA transfer direction
 772  *
 773  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
 774  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
 775  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
 776  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
 777  * sg_dma_{address,length}.
 778  *
 779  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
 780  * here.
 781  */
 782 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 783                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 784 {
 785         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 786         struct scatterlist *s;
 787         int i, j;
 788
 789         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 790 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
 791                 s->dma_length = s->length;
 792 #endif
 793                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
 794                                                 s->length, dir, attrs);
 795                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
 796                         goto bad_mapping;
 797         }
 798         return nents;
 799
 800  bad_mapping:
 801         for_each_sg(sg, s, i, j)
 802                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
 803         return 0;
 804 }
 805
 806 /**
 807  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
 808  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 809  * @sg: list of buffers
 810  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
 811  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 812  *
 813  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
 814  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
 815  */
 816 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 817                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 818 {
 819         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 820         struct scatterlist *s;
 821
 822         int i;
 823
 824         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 825                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
 826 }
 827
 828 /**
 829  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
 830  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 831  * @sg: list of buffers
 832  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
 833  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 834  */
 835 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 836                         int nents, enum dma_data_direction dir)
 837 {
 838         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 839         struct scatterlist *s;
 840         int i;
 841
 842         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 843                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
 844                                          dir);
 845 }
 846
 847 /**
 848  * arm_dma_sync_sg_for_device
 849  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
 850  * @sg: list of buffers
 851  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
 852  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
 853  */
 854 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 855                         int nents, enum dma_data_direction dir)
 856 {
 857         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
 858         struct scatterlist *s;
 859         int i;
 860
 861         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 862                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
 863                                             dir);
 864 }
 865
 866 /*
 867  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
 868  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
 869  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
 870  * to this function.
 871  */
 872 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
 873 {
 874         if (mask < (u64)arm_dma_limit)
 875                 return 0;
 876         return 1;
 877 }
 878 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
 879
 880 static int arm_dma_set_mask(struct device *dev, u64 dma_mask)
 881 {
 882         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, dma_mask))
 883                 return -EIO;
 884
 885         *dev->dma_mask = dma_mask;
 886
 887         return 0;
 888 }
 889
 890 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
 891
 892 static int __init dma_debug_do_init(void)
 893 {
 894         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
 895         return 0;
 896 }
 897 fs_initcall(dma_debug_do_init);
 898
 899 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
 900
 901 /* IOMMU */
 902
 903 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
 904                                       size_t size)
 905 {
 906         unsigned int order = get_order(size);
 907         unsigned int align = 0;
 908         unsigned int count, start;
 909         unsigned long flags;
 910
 911         count = ((PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT) +
 912                  (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
 913
 914         if (order > mapping->order)
 915                 align = (1 << (order - mapping->order)) - 1;
 916
 917         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
 918         start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmap, mapping->bits, 0,
 919                                            count, align);
 920         if (start > mapping->bits) {
 921                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
 922                 return DMA_ERROR_CODE;
 923         }
 924
 925         bitmap_set(mapping->bitmap, start, count);
 926         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
 927
 928         return mapping->base + (start << (mapping->order + PAGE_SHIFT));
 929 }
 930
 931 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
 932                                dma_addr_t addr, size_t size)
 933 {
 934         unsigned int start = (addr - mapping->base) >>
 935                              (mapping->order + PAGE_SHIFT);
 936         unsigned int count = ((size >> PAGE_SHIFT) +
 937                               (1 << mapping->order) - 1) >> mapping->order;
 938         unsigned long flags;
 939
 940         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
 941         bitmap_clear(mapping->bitmap, start, count);
 942         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
 943 }
 944
 945 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)
 946 {
 947         struct page **pages;
 948         int count = size >> PAGE_SHIFT;
 949         int array_size = count * sizeof(struct page *);
 950         int i = 0;
 951
 952         if (array_size <= PAGE_SIZE)
 953                 pages = kzalloc(array_size, gfp);
 954         else
 955                 pages = vzalloc(array_size);
 956         if (!pages)
 957                 return NULL;
 958
 959         while (count) {
 960                 int j, order = __fls(count);
 961
 962                 pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, order);
 963                 while (!pages[i] && order)
 964                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NOWARN, --order);
 965                 if (!pages[i])
 966                         goto error;
 967
 968                 if (order)
 969                         split_page(pages[i], order);
 970                 j = 1 << order;
 971                 while (--j)
 972                         pages[i + j] = pages[i] + j;
 973
 974                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order);
 975                 i += 1 << order;
 976                 count -= 1 << order;
 977         }
 978
 979         return pages;
 980 error:
 981         while (i--)
 982                 if (pages[i])
 983                         __free_pages(pages[i], 0);
 984         if (array_size <= PAGE_SIZE)
 985                 kfree(pages);
 986         else
 987                 vfree(pages);
 988         return NULL;
 989 }
 990
 991 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
 992 {
 993         int count = size >> PAGE_SHIFT;
 994         int array_size = count * sizeof(struct page *);
 995         int i;
 996         for (i = 0; i < count; i++)
 997                 if (pages[i])
 998                         __free_pages(pages[i], 0);
 999         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1000                 kfree(pages);
1001         else
1002                 vfree(pages);
1003         return 0;
1004 }
1005
1006 /*
1007  * Create a CPU mapping for a specified pages
1008  */
1009 static void *
1010 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1011                     const void *caller)
1012 {
1013         unsigned int i, nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1014         struct vm_struct *area;
1015         unsigned long p;
1016
1017         area = get_vm_area_caller(size, VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
1018                                   caller);
1019         if (!area)
1020                 return NULL;
1021
1022         area->pages = pages;
1023         area->nr_pages = nr_pages;
1024         p = (unsigned long)area->addr;
1025
1026         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1027                 phys_addr_t phys = __pfn_to_phys(page_to_pfn(pages[i]));
1028                 if (ioremap_page_range(p, p + PAGE_SIZE, phys, prot))
1029                         goto err;
1030                 p += PAGE_SIZE;
1031         }
1032         return area->addr;
1033 err:
1034         unmap_kernel_range((unsigned long)area->addr, size);
1035         vunmap(area->addr);
1036         return NULL;
1037 }
1038
1039 /*
1040  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1041  */
1042 static dma_addr_t
1043 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1044 {
1045         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1046         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1047         dma_addr_t dma_addr, iova;
1048         int i, ret = DMA_ERROR_CODE;
1049
1050         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1051         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1052                 return dma_addr;
1053
1054         iova = dma_addr;
1055         for (i = 0; i < count; ) {
1056                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1057                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1058                 unsigned int len, j;
1059
1060                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1061                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1062                                 break;
1063
1064                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1065                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1066                 if (ret < 0)
1067                         goto fail;
1068                 iova += len;
1069                 i = j;
1070         }
1071         return dma_addr;
1072 fail:
1073         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1074         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1075         return DMA_ERROR_CODE;
1076 }
1077
1078 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1079 {
1080         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1081
1082         /*
1083          * add optional in-page offset from iova to size and align
1084          * result to page size
1085          */
1086         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1087         iova &= PAGE_MASK;
1088
1089         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1090         __free_iova(mapping, iova, size);
1091         return 0;
1092 }
1093
1094 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, struct dma_attrs *attrs)
1095 {
1096         struct vm_struct *area;
1097
1098         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1099                 return cpu_addr;
1100
1101         area = find_vm_area(cpu_addr);
1102         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1103                 return area->pages;
1104         return NULL;
1105 }
1106
1107 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1108             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1109 {
1110         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, pgprot_kernel);
1111         struct page **pages;
1112         void *addr = NULL;
1113
1114         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1115         size = PAGE_ALIGN(size);
1116
1117         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp);
1118         if (!pages)
1119                 return NULL;
1120
1121         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1122         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1123                 goto err_buffer;
1124
1125         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1126                 return pages;
1127
1128         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1129                                    __builtin_return_address(0));
1130         if (!addr)
1131                 goto err_mapping;
1132
1133         return addr;
1134
1135 err_mapping:
1136         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1137 err_buffer:
1138         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1139         return NULL;
1140 }
1141
1142 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1143                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1144                     struct dma_attrs *attrs)
1145 {
1146         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1147         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1148         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1149
1150         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1151
1152         if (!pages)
1153                 return -ENXIO;
1154
1155         do {
1156                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1157                 if (ret) {
1158                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1159                         return ret;
1160                 }
1161                 uaddr += PAGE_SIZE;
1162                 usize -= PAGE_SIZE;
1163         } while (usize > 0);
1164
1165         return 0;
1166 }
1167
1168 /*
1169  * free a page as defined by the above mapping.
1170  * Must not be called with IRQs disabled.
1171  */
1172 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1173                           dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1174 {
1175         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1176         size = PAGE_ALIGN(size);
1177
1178         if (!pages) {
1179                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1180                 return;
1181         }
1182
1183         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1184                 unmap_kernel_range((unsigned long)cpu_addr, size);
1185                 vunmap(cpu_addr);
1186         }
1187
1188         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1189         __iommu_free_buffer(dev, pages, size);
1190 }
1191
1192 /*
1193  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1194  */
1195 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1196                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1197                           enum dma_data_direction dir)
1198 {
1199         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1200         dma_addr_t iova, iova_base;
1201         int ret = 0;
1202         unsigned int count;
1203         struct scatterlist *s;
1204
1205         size = PAGE_ALIGN(size);
1206         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1207
1208         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1209         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1210                 return -ENOMEM;
1211
1212         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1213                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1214                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1215
1216                 if (!arch_is_coherent())
1217                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1218
1219                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, 0);
1220                 if (ret < 0)
1221                         goto fail;
1222                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1223                 iova += len;
1224         }
1225         *handle = iova_base;
1226
1227         return 0;
1228 fail:
1229         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1230         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1231         return ret;
1232 }
1233
1234 /**
1235  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1236  * @dev: valid struct device pointer
1237  * @sg: list of buffers
1238  * @nents: number of buffers to map
1239  * @dir: DMA transfer direction
1240  *
1241  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1242  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1243  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1244  * sg_dma_{address,length}.
1245  */
1246 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1247                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1248 {
1249         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1250         int i, count = 0;
1251         unsigned int offset = s->offset;
1252         unsigned int size = s->offset + s->length;
1253         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1254
1255         for (i = 1; i < nents; i++) {
1256                 s = sg_next(s);
1257
1258                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1259                 s->dma_length = 0;
1260
1261                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1262                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1263                             dir) < 0)
1264                                 goto bad_mapping;
1265
1266                         dma->dma_address += offset;
1267                         dma->dma_length = size - offset;
1268
1269                         size = offset = s->offset;
1270                         start = s;
1271                         dma = sg_next(dma);
1272                         count += 1;
1273                 }
1274                 size += s->length;
1275         }
1276         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir) < 0)
1277                 goto bad_mapping;
1278
1279         dma->dma_address += offset;
1280         dma->dma_length = size - offset;
1281
1282         return count+1;
1283
1284 bad_mapping:
1285         for_each_sg(sg, s, count, i)
1286                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1287         return 0;
1288 }
1289
1290 /**
1291  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1292  * @dev: valid struct device pointer
1293  * @sg: list of buffers
1294  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1295  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1296  *
1297  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1298  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1299  */
1300 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1301                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1302 {
1303         struct scatterlist *s;
1304         int i;
1305
1306         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1307                 if (sg_dma_len(s))
1308                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1309                                                sg_dma_len(s));
1310                 if (!arch_is_coherent())
1311                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1312                                               s->length, dir);
1313         }
1314 }
1315
1316 /**
1317  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1318  * @dev: valid struct device pointer
1319  * @sg: list of buffers
1320  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1321  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1322  */
1323 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1324                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1325 {
1326         struct scatterlist *s;
1327         int i;
1328
1329         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1330                 if (!arch_is_coherent())
1331                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1332
1333 }
1334
1335 /**
1336  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1337  * @dev: valid struct device pointer
1338  * @sg: list of buffers
1339  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1340  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1341  */
1342 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1343                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1344 {
1345         struct scatterlist *s;
1346         int i;
1347
1348         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1349                 if (!arch_is_coherent())
1350                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1351 }
1352
1353
1354 /**
1355  * arm_iommu_map_page
1356  * @dev: valid struct device pointer
1357  * @page: page that buffer resides in
1358  * @offset: offset into page for start of buffer
1359  * @size: size of buffer to map
1360  * @dir: DMA transfer direction
1361  *
1362  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1363  */
1364 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1365              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1366              struct dma_attrs *attrs)
1367 {
1368         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1369         dma_addr_t dma_addr;
1370         int ret, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1371
1372         if (!arch_is_coherent())
1373                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1374
1375         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1376         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1377                 return dma_addr;
1378
1379         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, 0);
1380         if (ret < 0)
1381                 goto fail;
1382
1383         return dma_addr + offset;
1384 fail:
1385         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1386         return DMA_ERROR_CODE;
1387 }
1388
1389 /**
1390  * arm_iommu_unmap_page
1391  * @dev: valid struct device pointer
1392  * @handle: DMA address of buffer
1393  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1394  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1395  *
1396  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1397  */
1398 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1399                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1400                 struct dma_attrs *attrs)
1401 {
1402         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1403         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1404         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1405         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1406         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1407
1408         if (!iova)
1409                 return;
1410
1411         if (!arch_is_coherent())
1412                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1413
1414         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1415         __free_iova(mapping, iova, len);
1416 }
1417
1418 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
1419                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1420 {
1421         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1422         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1423         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1424         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1425
1426         if (!iova)
1427                 return;
1428
1429         if (!arch_is_coherent())
1430                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1431 }
1432
1433 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
1434                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
1435 {
1436         struct dma_iommu_mapping *mapping = dev->archdata.mapping;
1437         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1438         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1439         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1440
1441         if (!iova)
1442                 return;
1443
1444         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1445 }
1446
1447 struct dma_map_ops iommu_ops = {
1448         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
1449         .free           = arm_iommu_free_attrs,
1450         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
1451
1452         .map_page               = arm_iommu_map_page,
1453         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
1454         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
1455         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
1456
1457         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
1458         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
1459         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
1460         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
1461 };
1462
1463 /**
1464  * arm_iommu_create_mapping
1465  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
1466  * @base: start address of the valid IO address space
1467  * @size: size of the valid IO address space
1468  * @order: accuracy of the IO addresses allocations
1469  *
1470  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
1471  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
1472  * mapping with IOMMU aware functions.
1473  *
1474  * The client device need to be attached to the mapping with
1475  * arm_iommu_attach_device function.
1476  */
1477 struct dma_iommu_mapping *
1478 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, size_t size,
1479                          int order)
1480 {
1481         unsigned int count = size >> (PAGE_SHIFT + order);
1482         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(count) * sizeof(long);
1483         struct dma_iommu_mapping *mapping;
1484         int err = -ENOMEM;
1485
1486         if (!count)
1487                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1488
1489         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
1490         if (!mapping)
1491                 goto err;
1492
1493         mapping->bitmap = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
1494         if (!mapping->bitmap)
1495                 goto err2;
1496
1497         mapping->base = base;
1498         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
1499         mapping->order = order;
1500         spin_lock_init(&mapping->lock);
1501
1502         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1503         if (!mapping->domain)
1504                 goto err3;
1505
1506         kref_init(&mapping->kref);
1507         return mapping;
1508 err3:
1509         kfree(mapping->bitmap);
1510 err2:
1511         kfree(mapping);
1512 err:
1513         return ERR_PTR(err);
1514 }
1515
1516 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
1517 {
1518         struct dma_iommu_mapping *mapping =
1519                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
1520
1521         iommu_domain_free(mapping->domain);
1522         kfree(mapping->bitmap);
1523         kfree(mapping);
1524 }
1525
1526 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
1527 {
1528         if (mapping)
1529                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
1530 }
1531
1532 /**
1533  * arm_iommu_attach_device
1534  * @dev: valid struct device pointer
1535  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
1536  *      arm_iommu_create_mapping)
1537  *
1538  * Attaches specified io address space mapping to the provided device,
1539  * this replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
1540  * IOMMU aware version. More than one client might be attached to
1541  * the same io address space mapping.
1542  */
1543 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
1544                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
1545 {
1546         int err;
1547
1548         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
1549         if (err)
1550                 return err;
1551
1552         kref_get(&mapping->kref);
1553         dev->archdata.mapping = mapping;
1554         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
1555
1556         pr_info("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
1557         return 0;
1558 }
1559
1560 #endif