arch/powerpc/platforms/pseries/iommu.c

   1 /*
   2  * arch/ppc64/kernel/pSeries_iommu.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2001 Mike Corrigan & Dave Engebretsen, IBM Corporation
   5  *
   6  * Rewrite, cleanup:
   7  *
   8  * Copyright (C) 2004 Olof Johansson <olof@lixom.net>, IBM Corporation
   9  *
  10  * Dynamic DMA mapping support, pSeries-specific parts, both SMP and LPAR.
  11  *
  12  *
  13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  14  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  15  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  16  * (at your option) any later version.
  17  *
  18  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  21  * GNU General Public License for more details.
  22  *
  23  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  24  * along with this program; if not, write to the Free Software
  25  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  26  */
  27
  28 #include <linux/config.h>
  29 #include <linux/init.h>
  30 #include <linux/types.h>
  31 #include <linux/slab.h>
  32 #include <linux/mm.h>
  33 #include <linux/spinlock.h>
  34 #include <linux/string.h>
  35 #include <linux/pci.h>
  36 #include <linux/dma-mapping.h>
  37 #include <asm/io.h>
  38 #include <asm/prom.h>
  39 #include <asm/rtas.h>
  40 #include <asm/iommu.h>
  41 #include <asm/pci-bridge.h>
  42 #include <asm/machdep.h>
  43 #include <asm/abs_addr.h>
  44 #include <asm/pSeries_reconfig.h>
  45 #include <asm/firmware.h>
  46 #include <asm/tce.h>
  47 #include <asm/ppc-pci.h>
  48 #include <asm/udbg.h>
  49
  50 #include "plpar_wrappers.h"
  51
  52 #define DBG(fmt...)
  53
  54 extern int is_python(struct device_node *);
  55
  56 static void tce_build_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index,
  57                               long npages, unsigned long uaddr,
  58                               enum dma_data_direction direction)
  59 {
  60         union tce_entry t;
  61         union tce_entry *tp;
  62
  63         index <<= TCE_PAGE_FACTOR;
  64         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
  65
  66         t.te_word = 0;
  67         t.te_rdwr = 1; // Read allowed
  68
  69         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
  70                 t.te_pciwr = 1;
  71
  72         tp = ((union tce_entry *)tbl->it_base) + index;
  73
  74         while (npages--) {
  75                 /* can't move this out since we might cross LMB boundary */
  76                 t.te_rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
  77
  78                 tp->te_word = t.te_word;
  79
  80                 uaddr += TCE_PAGE_SIZE;
  81                 tp++;
  82         }
  83 }
  84
  85
  86 static void tce_free_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index, long npages)
  87 {
  88         union tce_entry t;
  89         union tce_entry *tp;
  90
  91         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
  92         index <<= TCE_PAGE_FACTOR;
  93
  94         t.te_word = 0;
  95         tp  = ((union tce_entry *)tbl->it_base) + index;
  96
  97         while (npages--) {
  98                 tp->te_word = t.te_word;
  99
 100                 tp++;
 101         }
 102 }
 103
 104
 105 static void tce_build_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
 106                                 long npages, unsigned long uaddr,
 107                                 enum dma_data_direction direction)
 108 {
 109         u64 rc;
 110         union tce_entry tce;
 111
 112         tcenum <<= TCE_PAGE_FACTOR;
 113         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
 114
 115         tce.te_word = 0;
 116         tce.te_rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
 117         tce.te_rdwr = 1;
 118         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
 119                 tce.te_pciwr = 1;
 120
 121         while (npages--) {
 122                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index,
 123                                    (u64)tcenum << 12,
 124                                    tce.te_word );
 125
 126                 if (rc && printk_ratelimit()) {
 127                         printk("tce_build_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
 128                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 129                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
 130                         printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce.te_word );
 131                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 132                 }
 133
 134                 tcenum++;
 135                 tce.te_rpn++;
 136         }
 137 }
 138
 139 static DEFINE_PER_CPU(void *, tce_page) = NULL;
 140
 141 static void tce_buildmulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
 142                                      long npages, unsigned long uaddr,
 143                                      enum dma_data_direction direction)
 144 {
 145         u64 rc;
 146         union tce_entry tce, *tcep;
 147         long l, limit;
 148
 149         if (TCE_PAGE_FACTOR == 0 && npages == 1)
 150                 return tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages, uaddr,
 151                                            direction);
 152
 153         tcep = __get_cpu_var(tce_page);
 154
 155         /* This is safe to do since interrupts are off when we're called
 156          * from iommu_alloc{,_sg}()
 157          */
 158         if (!tcep) {
 159                 tcep = (void *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
 160                 /* If allocation fails, fall back to the loop implementation */
 161                 if (!tcep)
 162                         return tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages,
 163                                                    uaddr, direction);
 164                 __get_cpu_var(tce_page) = tcep;
 165         }
 166
 167         tcenum <<= TCE_PAGE_FACTOR;
 168         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
 169
 170         tce.te_word = 0;
 171         tce.te_rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
 172         tce.te_rdwr = 1;
 173         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
 174                 tce.te_pciwr = 1;
 175
 176         /* We can map max one pageful of TCEs at a time */
 177         do {
 178                 /*
 179                  * Set up the page with TCE data, looping through and setting
 180                  * the values.
 181                  */
 182                 limit = min_t(long, npages, 4096/sizeof(union tce_entry));
 183
 184                 for (l = 0; l < limit; l++) {
 185                         tcep[l] = tce;
 186                         tce.te_rpn++;
 187                 }
 188
 189                 rc = plpar_tce_put_indirect((u64)tbl->it_index,
 190                                             (u64)tcenum << 12,
 191                                             (u64)virt_to_abs(tcep),
 192                                             limit);
 193
 194                 npages -= limit;
 195                 tcenum += limit;
 196         } while (npages > 0 && !rc);
 197
 198         if (rc && printk_ratelimit()) {
 199                 printk("tce_buildmulti_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
 200                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 201                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
 202                 printk("\ttce[0] val = 0x%lx\n", tcep[0].te_word);
 203                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 204         }
 205 }
 206
 207 static void tce_free_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
 208 {
 209         u64 rc;
 210         union tce_entry tce;
 211
 212         tcenum <<= TCE_PAGE_FACTOR;
 213         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
 214
 215         tce.te_word = 0;
 216
 217         while (npages--) {
 218                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index,
 219                                    (u64)tcenum << 12,
 220                                    tce.te_word);
 221
 222                 if (rc && printk_ratelimit()) {
 223                         printk("tce_free_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
 224                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 225                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
 226                         printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce.te_word );
 227                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 228                 }
 229
 230                 tcenum++;
 231         }
 232 }
 233
 234
 235 static void tce_freemulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
 236 {
 237         u64 rc;
 238         union tce_entry tce;
 239
 240         tcenum <<= TCE_PAGE_FACTOR;
 241         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
 242
 243         tce.te_word = 0;
 244
 245         rc = plpar_tce_stuff((u64)tbl->it_index,
 246                            (u64)tcenum << 12,
 247                            tce.te_word,
 248                            npages);
 249
 250         if (rc && printk_ratelimit()) {
 251                 printk("tce_freemulti_pSeriesLP: plpar_tce_stuff failed\n");
 252                 printk("\trc      = %ld\n", rc);
 253                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
 254                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
 255                 printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce.te_word );
 256                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
 257         }
 258 }
 259
 260 static void iommu_table_setparms(struct pci_controller *phb,
 261                                  struct device_node *dn,
 262                                  struct iommu_table *tbl)
 263 {
 264         struct device_node *node;
 265         unsigned long *basep;
 266         unsigned int *sizep;
 267
 268         node = (struct device_node *)phb->arch_data;
 269
 270         basep = (unsigned long *)get_property(node, "linux,tce-base", NULL);
 271         sizep = (unsigned int *)get_property(node, "linux,tce-size", NULL);
 272         if (basep == NULL || sizep == NULL) {
 273                 printk(KERN_ERR "PCI_DMA: iommu_table_setparms: %s has "
 274                                 "missing tce entries !\n", dn->full_name);
 275                 return;
 276         }
 277
 278         tbl->it_base = (unsigned long)__va(*basep);
 279         memset((void *)tbl->it_base, 0, *sizep);
 280
 281         tbl->it_busno = phb->bus->number;
 282
 283         /* Units of tce entries */
 284         tbl->it_offset = phb->dma_window_base_cur >> PAGE_SHIFT;
 285
 286         /* Test if we are going over 2GB of DMA space */
 287         if (phb->dma_window_base_cur + phb->dma_window_size > 0x80000000ul) {
 288                 udbg_printf("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n");
 289                 panic("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n");
 290         }
 291
 292         phb->dma_window_base_cur += phb->dma_window_size;
 293
 294         /* Set the tce table size - measured in entries */
 295         tbl->it_size = phb->dma_window_size >> PAGE_SHIFT;
 296
 297         tbl->it_index = 0;
 298         tbl->it_blocksize = 16;
 299         tbl->it_type = TCE_PCI;
 300 }
 301
 302 /*
 303  * iommu_table_setparms_lpar
 304  *
 305  * Function: On pSeries LPAR systems, return TCE table info, given a pci bus.
 306  *
 307  * ToDo: properly interpret the ibm,dma-window property.  The definition is:
 308  *      logical-bus-number      (1 word)
 309  *      phys-address            (#address-cells words)
 310  *      size                    (#cell-size words)
 311  *
 312  * Currently we hard code these sizes (more or less).
 313  */
 314 static void iommu_table_setparms_lpar(struct pci_controller *phb,
 315                                       struct device_node *dn,
 316                                       struct iommu_table *tbl,
 317                                       unsigned int *dma_window)
 318 {
 319         tbl->it_busno  = PCI_DN(dn)->bussubno;
 320
 321         /* TODO: Parse field size properties properly. */
 322         tbl->it_size   = (((unsigned long)dma_window[4] << 32) |
 323                            (unsigned long)dma_window[5]) >> PAGE_SHIFT;
 324         tbl->it_offset = (((unsigned long)dma_window[2] << 32) |
 325                            (unsigned long)dma_window[3]) >> PAGE_SHIFT;
 326         tbl->it_base   = 0;
 327         tbl->it_index  = dma_window[0];
 328         tbl->it_blocksize  = 16;
 329         tbl->it_type = TCE_PCI;
 330 }
 331
 332 static void iommu_bus_setup_pSeries(struct pci_bus *bus)
 333 {
 334         struct device_node *dn;
 335         struct iommu_table *tbl;
 336         struct device_node *isa_dn, *isa_dn_orig;
 337         struct device_node *tmp;
 338         struct pci_dn *pci;
 339         int children;
 340
 341         DBG("iommu_bus_setup_pSeries, bus %p, bus->self %p\n", bus, bus->self);
 342
 343         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
 344         pci = PCI_DN(dn);
 345
 346         if (bus->self) {
 347                 /* This is not a root bus, any setup will be done for the
 348                  * device-side of the bridge in iommu_dev_setup_pSeries().
 349                  */
 350                 return;
 351         }
 352
 353         /* Check if the ISA bus on the system is under
 354          * this PHB.
 355          */
 356         isa_dn = isa_dn_orig = of_find_node_by_type(NULL, "isa");
 357
 358         while (isa_dn && isa_dn != dn)
 359                 isa_dn = isa_dn->parent;
 360
 361         if (isa_dn_orig)
 362                 of_node_put(isa_dn_orig);
 363
 364         /* Count number of direct PCI children of the PHB.
 365          * All PCI device nodes have class-code property, so it's
 366          * an easy way to find them.
 367          */
 368         for (children = 0, tmp = dn->child; tmp; tmp = tmp->sibling)
 369                 if (get_property(tmp, "class-code", NULL))
 370                         children++;
 371
 372         DBG("Children: %d\n", children);
 373
 374         /* Calculate amount of DMA window per slot. Each window must be
 375          * a power of two (due to pci_alloc_consistent requirements).
 376          *
 377          * Keep 256MB aside for PHBs with ISA.
 378          */
 379
 380         if (!isa_dn) {
 381                 /* No ISA/IDE - just set window size and return */
 382                 pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul; /* To be divided */
 383
 384                 while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x80000000ul)
 385                         pci->phb->dma_window_size >>= 1;
 386                 DBG("No ISA/IDE, window size is 0x%lx\n",
 387                         pci->phb->dma_window_size);
 388                 pci->phb->dma_window_base_cur = 0;
 389
 390                 return;
 391         }
 392
 393         /* If we have ISA, then we probably have an IDE
 394          * controller too. Allocate a 128MB table but
 395          * skip the first 128MB to avoid stepping on ISA
 396          * space.
 397          */
 398         pci->phb->dma_window_size = 0x8000000ul;
 399         pci->phb->dma_window_base_cur = 0x8000000ul;
 400
 401         tbl = kmalloc(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL);
 402
 403         iommu_table_setparms(pci->phb, dn, tbl);
 404         pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl);
 405
 406         /* Divide the rest (1.75GB) among the children */
 407         pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul;
 408         while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x70000000ul)
 409                 pci->phb->dma_window_size >>= 1;
 410
 411         DBG("ISA/IDE, window size is 0x%lx\n", pci->phb->dma_window_size);
 412
 413 }
 414
 415
 416 static void iommu_bus_setup_pSeriesLP(struct pci_bus *bus)
 417 {
 418         struct iommu_table *tbl;
 419         struct device_node *dn, *pdn;
 420         struct pci_dn *ppci;
 421         unsigned int *dma_window = NULL;
 422
 423         DBG("iommu_bus_setup_pSeriesLP, bus %p, bus->self %p\n", bus, bus->self);
 424
 425         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
 426
 427         /* Find nearest ibm,dma-window, walking up the device tree */
 428         for (pdn = dn; pdn != NULL; pdn = pdn->parent) {
 429                 dma_window = (unsigned int *)get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
 430                 if (dma_window != NULL)
 431                         break;
 432         }
 433
 434         if (dma_window == NULL) {
 435                 DBG("iommu_bus_setup_pSeriesLP: bus %s seems to have no ibm,dma-window property\n", dn->full_name);
 436                 return;
 437         }
 438
 439         ppci = pdn->data;
 440         if (!ppci->iommu_table) {
 441                 /* Bussubno hasn't been copied yet.
 442                  * Do it now because iommu_table_setparms_lpar needs it.
 443                  */
 444
 445                 ppci->bussubno = bus->number;
 446
 447                 tbl = (struct iommu_table *)kmalloc(sizeof(struct iommu_table),
 448                                                     GFP_KERNEL);
 449
 450                 iommu_table_setparms_lpar(ppci->phb, pdn, tbl, dma_window);
 451
 452                 ppci->iommu_table = iommu_init_table(tbl);
 453         }
 454
 455         if (pdn != dn)
 456                 PCI_DN(dn)->iommu_table = ppci->iommu_table;
 457 }
 458
 459
 460 static void iommu_dev_setup_pSeries(struct pci_dev *dev)
 461 {
 462         struct device_node *dn, *mydn;
 463         struct iommu_table *tbl;
 464
 465         DBG("iommu_dev_setup_pSeries, dev %p (%s)\n", dev, pci_name(dev));
 466
 467         mydn = dn = pci_device_to_OF_node(dev);
 468
 469         /* If we're the direct child of a root bus, then we need to allocate
 470          * an iommu table ourselves. The bus setup code should have setup
 471          * the window sizes already.
 472          */
 473         if (!dev->bus->self) {
 474                 DBG(" --> first child, no bridge. Allocating iommu table.\n");
 475                 tbl = kmalloc(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL);
 476                 iommu_table_setparms(PCI_DN(dn)->phb, dn, tbl);
 477                 PCI_DN(mydn)->iommu_table = iommu_init_table(tbl);
 478
 479                 return;
 480         }
 481
 482         /* If this device is further down the bus tree, search upwards until
 483          * an already allocated iommu table is found and use that.
 484          */
 485
 486         while (dn && dn->data && PCI_DN(dn)->iommu_table == NULL)
 487                 dn = dn->parent;
 488
 489         if (dn && dn->data) {
 490                 PCI_DN(mydn)->iommu_table = PCI_DN(dn)->iommu_table;
 491         } else {
 492                 DBG("iommu_dev_setup_pSeries, dev %p (%s) has no iommu table\n", dev, pci_name(dev));
 493         }
 494 }
 495
 496 static int iommu_reconfig_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long action, void *node)
 497 {
 498         int err = NOTIFY_OK;
 499         struct device_node *np = node;
 500         struct pci_dn *pci = np->data;
 501
 502         switch (action) {
 503         case PSERIES_RECONFIG_REMOVE:
 504                 if (pci && pci->iommu_table &&
 505                     get_property(np, "ibm,dma-window", NULL))
 506                         iommu_free_table(np);
 507                 break;
 508         default:
 509                 err = NOTIFY_DONE;
 510                 break;
 511         }
 512         return err;
 513 }
 514
 515 static struct notifier_block iommu_reconfig_nb = {
 516         .notifier_call = iommu_reconfig_notifier,
 517 };
 518
 519 static void iommu_dev_setup_pSeriesLP(struct pci_dev *dev)
 520 {
 521         struct device_node *pdn, *dn;
 522         struct iommu_table *tbl;
 523         int *dma_window = NULL;
 524         struct pci_dn *pci;
 525
 526         DBG("iommu_dev_setup_pSeriesLP, dev %p (%s)\n", dev, pci_name(dev));
 527
 528         /* dev setup for LPAR is a little tricky, since the device tree might
 529          * contain the dma-window properties per-device and not neccesarily
 530          * for the bus. So we need to search upwards in the tree until we
 531          * either hit a dma-window property, OR find a parent with a table
 532          * already allocated.
 533          */
 534         dn = pci_device_to_OF_node(dev);
 535
 536         for (pdn = dn; pdn && pdn->data && !PCI_DN(pdn)->iommu_table;
 537              pdn = pdn->parent) {
 538                 dma_window = (unsigned int *)
 539                         get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
 540                 if (dma_window)
 541                         break;
 542         }
 543
 544         /* Check for parent == NULL so we don't try to setup the empty EADS
 545          * slots on POWER4 machines.
 546          */
 547         if (dma_window == NULL || pdn->parent == NULL) {
 548                 DBG("No dma window for device, linking to parent\n");
 549                 PCI_DN(dn)->iommu_table = PCI_DN(pdn)->iommu_table;
 550                 return;
 551         } else {
 552                 DBG("Found DMA window, allocating table\n");
 553         }
 554
 555         pci = pdn->data;
 556         if (!pci->iommu_table) {
 557                 /* iommu_table_setparms_lpar needs bussubno. */
 558                 pci->bussubno = pci->phb->bus->number;
 559
 560                 tbl = (struct iommu_table *)kmalloc(sizeof(struct iommu_table),
 561                                                     GFP_KERNEL);
 562
 563                 iommu_table_setparms_lpar(pci->phb, pdn, tbl, dma_window);
 564
 565                 pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl);
 566         }
 567
 568         if (pdn != dn)
 569                 PCI_DN(dn)->iommu_table = pci->iommu_table;
 570 }
 571
 572 static void iommu_bus_setup_null(struct pci_bus *b) { }
 573 static void iommu_dev_setup_null(struct pci_dev *d) { }
 574
 575 /* These are called very early. */
 576 void iommu_init_early_pSeries(void)
 577 {
 578         if (of_chosen && get_property(of_chosen, "linux,iommu-off", NULL)) {
 579                 /* Direct I/O, IOMMU off */
 580                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_null;
 581                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_null;
 582                 pci_direct_iommu_init();
 583
 584                 return;
 585         }
 586
 587         if (platform_is_lpar()) {
 588                 if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_MULTITCE)) {
 589                         ppc_md.tce_build = tce_buildmulti_pSeriesLP;
 590                         ppc_md.tce_free  = tce_freemulti_pSeriesLP;
 591                 } else {
 592                         ppc_md.tce_build = tce_build_pSeriesLP;
 593                         ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeriesLP;
 594                 }
 595                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_pSeriesLP;
 596                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_pSeriesLP;
 597         } else {
 598                 ppc_md.tce_build = tce_build_pSeries;
 599                 ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeries;
 600                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_pSeries;
 601                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_pSeries;
 602         }
 603
 604
 605         pSeries_reconfig_notifier_register(&iommu_reconfig_nb);
 606
 607         pci_iommu_init();
 608 }
 609