arch/powerpc/platforms/pseries/iommu.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2001 Mike Corrigan & Dave Engebretsen, IBM Corporation
   3  *
   4  * Rewrite, cleanup:
   5  *
   6  * Copyright (C) 2004 Olof Johansson <olof@lixom.net>, IBM Corporation
   7  * Copyright (C) 2006 Olof Johansson <olof@lixom.net>
   8  *
   9  * Dynamic DMA mapping support, pSeries-specific parts, both SMP and LPAR.
  10  *
  11  *
  12  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  13  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  14  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  15  * (at your option) any later version.
  16  *
  17  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  20  * GNU General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  23  * along with this program; if not, write to the Free Software
  24  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  25  */
  26
  27 #include <linux/init.h>
  28 #include <linux/types.h>
  29 #include <linux/slab.h>
  30 #include <linux/mm.h>
  31 #include <linux/spinlock.h>
  32 #include <linux/string.h>
  33 #include <linux/pci.h>
  34 #include <linux/dma-mapping.h>
  35 #include <asm/io.h>
  36 #include <asm/prom.h>
  37 #include <asm/rtas.h>
  38 #include <asm/iommu.h>
  39 #include <asm/pci-bridge.h>
  40 #include <asm/machdep.h>
  41 #include <asm/abs_addr.h>
  42 #include <asm/pSeries_reconfig.h>
  43 #include <asm/firmware.h>
  44 #include <asm/tce.h>
  45 #include <asm/ppc-pci.h>
  46 #include <asm/udbg.h>
  47
  48 #include "plpar_wrappers.h"
  49
  50
  51 static void tce_build_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index,
  52                               long npages, unsigned long uaddr,
  53                               enum dma_data_direction direction)
  54 {
  55         u64 proto_tce;
  56         u64 *tcep;
  57         u64 rpn;
  58
  59         proto_tce = TCE_PCI_READ; // Read allowed
  60
  61         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
  62                 proto_tce |= TCE_PCI_WRITE;
  63
  64         tcep = ((u64 *)tbl->it_base) + index;
  65
  66         while (npages--) {
  67                 /* can't move this out since we might cross LMB boundary */
  68                 rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
  69                 *tcep = proto_tce | (rpn & TCE_RPN_MASK) << TCE_RPN_SHIFT;
  70
  71                 uaddr += TCE_PAGE_SIZE;
  72                 tcep++;
  73         }
  74 }
  75
  76
  77 static void tce_free_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index, long npages)
  78 {
  79         u64 *tcep;
  80
  81         tcep = ((u64 *)tbl->it_base) + index;
  82
  83         while (npages--)
  84                 *(tcep++) = 0;
  85 }
  86
  87 static unsigned long tce_get_pseries(struct iommu_table *tbl, long index)
  88 {
  89         u64 *tcep;
  90
  91         tcep = ((u64 *)tbl->it_base) + index;
  92
  93         return *tcep;
  94 }
  95
  96 static void tce_build_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
  97                                 long npages, unsigned long uaddr,
  98                                 enum dma_data_direction direction)
  99 {
 100         u64 rc;
 101         u64 proto_tce, tce;
 102         u64 rpn;
 103
 104         rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
 105         proto_tce = TCE_PCI_READ;
 106         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
 107                 proto_tce |= TCE_PCI_WRITE;
 108
 109         while (npages--) {
 110                 tce = proto_tce | (rpn & TCE_RPN_MASK) << TCE_RPN_SHIFT;
 111                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, tce);
 112
 113                 if (rc && printk_ratelimit()) {
 114                         printk("tce_build_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
 115                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 116                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
 117                         printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce );
 118                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 119                 }
 120
 121                 tcenum++;
 122                 rpn++;
 123         }
 124 }
 125
 126 static DEFINE_PER_CPU(u64 *, tce_page) = NULL;
 127
 128 static void tce_buildmulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
 129                                      long npages, unsigned long uaddr,
 130                                      enum dma_data_direction direction)
 131 {
 132         u64 rc;
 133         u64 proto_tce;
 134         u64 *tcep;
 135         u64 rpn;
 136         long l, limit;
 137
 138         if (npages == 1) {
 139                 tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages, uaddr, direction);
 140                 return;
 141         }
 142
 143         tcep = __get_cpu_var(tce_page);
 144
 145         /* This is safe to do since interrupts are off when we're called
 146          * from iommu_alloc{,_sg}()
 147          */
 148         if (!tcep) {
 149                 tcep = (u64 *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
 150                 /* If allocation fails, fall back to the loop implementation */
 151                 if (!tcep) {
 152                         tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages, uaddr,
 153                                             direction);
 154                         return;
 155                 }
 156                 __get_cpu_var(tce_page) = tcep;
 157         }
 158
 159         rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
 160         proto_tce = TCE_PCI_READ;
 161         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
 162                 proto_tce |= TCE_PCI_WRITE;
 163
 164         /* We can map max one pageful of TCEs at a time */
 165         do {
 166                 /*
 167                  * Set up the page with TCE data, looping through and setting
 168                  * the values.
 169                  */
 170                 limit = min_t(long, npages, 4096/TCE_ENTRY_SIZE);
 171
 172                 for (l = 0; l < limit; l++) {
 173                         tcep[l] = proto_tce | (rpn & TCE_RPN_MASK) << TCE_RPN_SHIFT;
 174                         rpn++;
 175                 }
 176
 177                 rc = plpar_tce_put_indirect((u64)tbl->it_index,
 178                                             (u64)tcenum << 12,
 179                                             (u64)virt_to_abs(tcep),
 180                                             limit);
 181
 182                 npages -= limit;
 183                 tcenum += limit;
 184         } while (npages > 0 && !rc);
 185
 186         if (rc && printk_ratelimit()) {
 187                 printk("tce_buildmulti_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
 188                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 189                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
 190                 printk("\ttce[0] val = 0x%lx\n", tcep[0]);
 191                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 192         }
 193 }
 194
 195 static void tce_free_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
 196 {
 197         u64 rc;
 198
 199         while (npages--) {
 200                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, 0);
 201
 202                 if (rc && printk_ratelimit()) {
 203                         printk("tce_free_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
 204                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 205                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
 206                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 207                 }
 208
 209                 tcenum++;
 210         }
 211 }
 212
 213
 214 static void tce_freemulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
 215 {
 216         u64 rc;
 217
 218         rc = plpar_tce_stuff((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, 0, npages);
 219
 220         if (rc && printk_ratelimit()) {
 221                 printk("tce_freemulti_pSeriesLP: plpar_tce_stuff failed\n");
 222                 printk("\trc      = %ld\n", rc);
 223                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 224                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
 225                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 226         }
 227 }
 228
 229 static unsigned long tce_get_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum)
 230 {
 231         u64 rc;
 232         unsigned long tce_ret;
 233
 234         rc = plpar_tce_get((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, &tce_ret);
 235
 236         if (rc && printk_ratelimit()) {
 237                 printk("tce_get_pSeriesLP: plpar_tce_get failed. rc=%ld\n",
 238                         rc);
 239                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 240                 printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
 241                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 242         }
 243
 244         return tce_ret;
 245 }
 246
 247 #ifdef CONFIG_PCI
 248 static void iommu_table_setparms(struct pci_controller *phb,
 249                                  struct device_node *dn,
 250                                  struct iommu_table *tbl)
 251 {
 252         struct device_node *node;
 253         const unsigned long *basep;
 254         const u32 *sizep;
 255
 256         node = phb->dn;
 257
 258         basep = of_get_property(node, "linux,tce-base", NULL);
 259         sizep = of_get_property(node, "linux,tce-size", NULL);
 260         if (basep == NULL || sizep == NULL) {
 261                 printk(KERN_ERR "PCI_DMA: iommu_table_setparms: %s has "
 262                                 "missing tce entries !\n", dn->full_name);
 263                 return;
 264         }
 265
 266         tbl->it_base = (unsigned long)__va(*basep);
 267
 268 #ifndef CONFIG_CRASH_DUMP
 269         memset((void *)tbl->it_base, 0, *sizep);
 270 #endif
 271
 272         tbl->it_busno = phb->bus->number;
 273
 274         /* Units of tce entries */
 275         tbl->it_offset = phb->dma_window_base_cur >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
 276
 277         /* Test if we are going over 2GB of DMA space */
 278         if (phb->dma_window_base_cur + phb->dma_window_size > 0x80000000ul) {
 279                 udbg_printf("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n");
 280                 panic("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n");
 281         }
 282
 283         phb->dma_window_base_cur += phb->dma_window_size;
 284
 285         /* Set the tce table size - measured in entries */
 286         tbl->it_size = phb->dma_window_size >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
 287
 288         tbl->it_index = 0;
 289         tbl->it_blocksize = 16;
 290         tbl->it_type = TCE_PCI;
 291 }
 292
 293 /*
 294  * iommu_table_setparms_lpar
 295  *
 296  * Function: On pSeries LPAR systems, return TCE table info, given a pci bus.
 297  */
 298 static void iommu_table_setparms_lpar(struct pci_controller *phb,
 299                                       struct device_node *dn,
 300                                       struct iommu_table *tbl,
 301                                       const void *dma_window,
 302                                       int bussubno)
 303 {
 304         unsigned long offset, size;
 305
 306         tbl->it_busno  = bussubno;
 307         of_parse_dma_window(dn, dma_window, &tbl->it_index, &offset, &size);
 308
 309         tbl->it_base   = 0;
 310         tbl->it_blocksize  = 16;
 311         tbl->it_type = TCE_PCI;
 312         tbl->it_offset = offset >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
 313         tbl->it_size = size >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
 314 }
 315
 316 static void pci_dma_bus_setup_pSeries(struct pci_bus *bus)
 317 {
 318         struct device_node *dn;
 319         struct iommu_table *tbl;
 320         struct device_node *isa_dn, *isa_dn_orig;
 321         struct device_node *tmp;
 322         struct pci_dn *pci;
 323         int children;
 324
 325         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
 326
 327         pr_debug("pci_dma_bus_setup_pSeries: setting up bus %s\n", dn->full_name);
 328
 329         if (bus->self) {
 330                 /* This is not a root bus, any setup will be done for the
 331                  * device-side of the bridge in iommu_dev_setup_pSeries().
 332                  */
 333                 return;
 334         }
 335         pci = PCI_DN(dn);
 336
 337         /* Check if the ISA bus on the system is under
 338          * this PHB.
 339          */
 340         isa_dn = isa_dn_orig = of_find_node_by_type(NULL, "isa");
 341
 342         while (isa_dn && isa_dn != dn)
 343                 isa_dn = isa_dn->parent;
 344
 345         if (isa_dn_orig)
 346                 of_node_put(isa_dn_orig);
 347
 348         /* Count number of direct PCI children of the PHB. */
 349         for (children = 0, tmp = dn->child; tmp; tmp = tmp->sibling)
 350                 children++;
 351
 352         pr_debug("Children: %d\n", children);
 353
 354         /* Calculate amount of DMA window per slot. Each window must be
 355          * a power of two (due to pci_alloc_consistent requirements).
 356          *
 357          * Keep 256MB aside for PHBs with ISA.
 358          */
 359
 360         if (!isa_dn) {
 361                 /* No ISA/IDE - just set window size and return */
 362                 pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul; /* To be divided */
 363
 364                 while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x80000000ul)
 365                         pci->phb->dma_window_size >>= 1;
 366                 pr_debug("No ISA/IDE, window size is 0x%lx\n",
 367                          pci->phb->dma_window_size);
 368                 pci->phb->dma_window_base_cur = 0;
 369
 370                 return;
 371         }
 372
 373         /* If we have ISA, then we probably have an IDE
 374          * controller too. Allocate a 128MB table but
 375          * skip the first 128MB to avoid stepping on ISA
 376          * space.
 377          */
 378         pci->phb->dma_window_size = 0x8000000ul;
 379         pci->phb->dma_window_base_cur = 0x8000000ul;
 380
 381         tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
 382                            pci->phb->node);
 383
 384         iommu_table_setparms(pci->phb, dn, tbl);
 385         pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, pci->phb->node);
 386
 387         /* Divide the rest (1.75GB) among the children */
 388         pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul;
 389         while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x70000000ul)
 390                 pci->phb->dma_window_size >>= 1;
 391
 392         pr_debug("ISA/IDE, window size is 0x%lx\n", pci->phb->dma_window_size);
 393 }
 394
 395
 396 static void pci_dma_bus_setup_pSeriesLP(struct pci_bus *bus)
 397 {
 398         struct iommu_table *tbl;
 399         struct device_node *dn, *pdn;
 400         struct pci_dn *ppci;
 401         const void *dma_window = NULL;
 402
 403         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
 404
 405         pr_debug("pci_dma_bus_setup_pSeriesLP: setting up bus %s\n",
 406                  dn->full_name);
 407
 408         /* Find nearest ibm,dma-window, walking up the device tree */
 409         for (pdn = dn; pdn != NULL; pdn = pdn->parent) {
 410                 dma_window = of_get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
 411                 if (dma_window != NULL)
 412                         break;
 413         }
 414
 415         if (dma_window == NULL) {
 416                 pr_debug("  no ibm,dma-window property !\n");
 417                 return;
 418         }
 419
 420         ppci = PCI_DN(pdn);
 421
 422         pr_debug("  parent is %s, iommu_table: 0x%p\n",
 423                  pdn->full_name, ppci->iommu_table);
 424
 425         if (!ppci->iommu_table) {
 426                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
 427                                    ppci->phb->node);
 428                 iommu_table_setparms_lpar(ppci->phb, pdn, tbl, dma_window,
 429                         bus->number);
 430                 ppci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, ppci->phb->node);
 431                 pr_debug("  created table: %p\n", ppci->iommu_table);
 432         }
 433
 434         if (pdn != dn)
 435                 PCI_DN(dn)->iommu_table = ppci->iommu_table;
 436 }
 437
 438
 439 static void pci_dma_dev_setup_pSeries(struct pci_dev *dev)
 440 {
 441         struct device_node *dn;
 442         struct iommu_table *tbl;
 443
 444         pr_debug("pci_dma_dev_setup_pSeries: %s\n", pci_name(dev));
 445
 446         dn = dev->dev.archdata.of_node;
 447
 448         /* If we're the direct child of a root bus, then we need to allocate
 449          * an iommu table ourselves. The bus setup code should have setup
 450          * the window sizes already.
 451          */
 452         if (!dev->bus->self) {
 453                 struct pci_controller *phb = PCI_DN(dn)->phb;
 454
 455                 pr_debug(" --> first child, no bridge. Allocating iommu table.\n");
 456                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
 457                                    phb->node);
 458                 iommu_table_setparms(phb, dn, tbl);
 459                 PCI_DN(dn)->iommu_table = iommu_init_table(tbl, phb->node);
 460                 dev->dev.archdata.dma_data = PCI_DN(dn)->iommu_table;
 461                 return;
 462         }
 463
 464         /* If this device is further down the bus tree, search upwards until
 465          * an already allocated iommu table is found and use that.
 466          */
 467
 468         while (dn && PCI_DN(dn) && PCI_DN(dn)->iommu_table == NULL)
 469                 dn = dn->parent;
 470
 471         if (dn && PCI_DN(dn))
 472                 dev->dev.archdata.dma_data = PCI_DN(dn)->iommu_table;
 473         else
 474                 printk(KERN_WARNING "iommu: Device %s has no iommu table\n",
 475                        pci_name(dev));
 476 }
 477
 478 static void pci_dma_dev_setup_pSeriesLP(struct pci_dev *dev)
 479 {
 480         struct device_node *pdn, *dn;
 481         struct iommu_table *tbl;
 482         const void *dma_window = NULL;
 483         struct pci_dn *pci;
 484
 485         pr_debug("pci_dma_dev_setup_pSeriesLP: %s\n", pci_name(dev));
 486
 487         /* dev setup for LPAR is a little tricky, since the device tree might
 488          * contain the dma-window properties per-device and not neccesarily
 489          * for the bus. So we need to search upwards in the tree until we
 490          * either hit a dma-window property, OR find a parent with a table
 491          * already allocated.
 492          */
 493         dn = pci_device_to_OF_node(dev);
 494         pr_debug("  node is %s\n", dn->full_name);
 495
 496         for (pdn = dn; pdn && PCI_DN(pdn) && !PCI_DN(pdn)->iommu_table;
 497              pdn = pdn->parent) {
 498                 dma_window = of_get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
 499                 if (dma_window)
 500                         break;
 501         }
 502
 503         if (!pdn || !PCI_DN(pdn)) {
 504                 printk(KERN_WARNING "pci_dma_dev_setup_pSeriesLP: "
 505                        "no DMA window found for pci dev=%s dn=%s\n",
 506                                  pci_name(dev), dn? dn->full_name : "<null>");
 507                 return;
 508         }
 509         pr_debug("  parent is %s\n", pdn->full_name);
 510
 511         /* Check for parent == NULL so we don't try to setup the empty EADS
 512          * slots on POWER4 machines.
 513          */
 514         if (dma_window == NULL || pdn->parent == NULL) {
 515                 pr_debug("  no dma window for device, linking to parent\n");
 516                 dev->dev.archdata.dma_data = PCI_DN(pdn)->iommu_table;
 517                 return;
 518         }
 519
 520         pci = PCI_DN(pdn);
 521         if (!pci->iommu_table) {
 522                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
 523                                    pci->phb->node);
 524                 iommu_table_setparms_lpar(pci->phb, pdn, tbl, dma_window,
 525                         pci->phb->bus->number);
 526                 pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, pci->phb->node);
 527                 pr_debug("  created table: %p\n", pci->iommu_table);
 528         } else {
 529                 pr_debug("  found DMA window, table: %p\n", pci->iommu_table);
 530         }
 531
 532         dev->dev.archdata.dma_data = pci->iommu_table;
 533 }
 534 #else  /* CONFIG_PCI */
 535 #define pci_dma_bus_setup_pSeries       NULL
 536 #define pci_dma_dev_setup_pSeries       NULL
 537 #define pci_dma_bus_setup_pSeriesLP     NULL
 538 #define pci_dma_dev_setup_pSeriesLP     NULL
 539 #endif /* !CONFIG_PCI */
 540
 541 static int iommu_reconfig_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long action, void *node)
 542 {
 543         int err = NOTIFY_OK;
 544         struct device_node *np = node;
 545         struct pci_dn *pci = PCI_DN(np);
 546
 547         switch (action) {
 548         case PSERIES_RECONFIG_REMOVE:
 549                 if (pci && pci->iommu_table &&
 550                     of_get_property(np, "ibm,dma-window", NULL))
 551                         iommu_free_table(pci->iommu_table, np->full_name);
 552                 break;
 553         default:
 554                 err = NOTIFY_DONE;
 555                 break;
 556         }
 557         return err;
 558 }
 559
 560 static struct notifier_block iommu_reconfig_nb = {
 561         .notifier_call = iommu_reconfig_notifier,
 562 };
 563
 564 /* These are called very early. */
 565 void iommu_init_early_pSeries(void)
 566 {
 567         if (of_chosen && of_get_property(of_chosen, "linux,iommu-off", NULL)) {
 568                 /* Direct I/O, IOMMU off */
 569                 ppc_md.pci_dma_dev_setup = NULL;
 570                 ppc_md.pci_dma_bus_setup = NULL;
 571                 set_pci_dma_ops(&dma_direct_ops);
 572                 return;
 573         }
 574
 575         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
 576                 if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_MULTITCE)) {
 577                         ppc_md.tce_build = tce_buildmulti_pSeriesLP;
 578                         ppc_md.tce_free  = tce_freemulti_pSeriesLP;
 579                 } else {
 580                         ppc_md.tce_build = tce_build_pSeriesLP;
 581                         ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeriesLP;
 582                 }
 583                 ppc_md.tce_get   = tce_get_pSeriesLP;
 584                 ppc_md.pci_dma_bus_setup = pci_dma_bus_setup_pSeriesLP;
 585                 ppc_md.pci_dma_dev_setup = pci_dma_dev_setup_pSeriesLP;
 586         } else {
 587                 ppc_md.tce_build = tce_build_pSeries;
 588                 ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeries;
 589                 ppc_md.tce_get   = tce_get_pseries;
 590                 ppc_md.pci_dma_bus_setup = pci_dma_bus_setup_pSeries;
 591                 ppc_md.pci_dma_dev_setup = pci_dma_dev_setup_pSeries;
 592         }
 593
 594
 595         pSeries_reconfig_notifier_register(&iommu_reconfig_nb);
 596
 597         set_pci_dma_ops(&dma_iommu_ops);
 598 }
 599