Merge branch 'for-2.6.31' of git://git.linux-nfs.org/projects/trondmy/nfs-2.6
[pandora-kernel.git] / arch / x86 / kernel / amd_iommu_init.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2007-2008 Advanced Micro Devices, Inc.
3  * Author: Joerg Roedel <joerg.roedel@amd.com>
4  *         Leo Duran <leo.duran@amd.com>
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
7  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published
8  * by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13  * GNU General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
16  * along with this program; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
18  */
19
20 #include <linux/pci.h>
21 #include <linux/acpi.h>
22 #include <linux/gfp.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/sysdev.h>
25 #include <linux/interrupt.h>
26 #include <linux/msi.h>
27 #include <asm/pci-direct.h>
28 #include <asm/amd_iommu_types.h>
29 #include <asm/amd_iommu.h>
30 #include <asm/iommu.h>
31 #include <asm/gart.h>
32
33 /*
34  * definitions for the ACPI scanning code
35  */
36 #define IVRS_HEADER_LENGTH 48
37
38 #define ACPI_IVHD_TYPE                  0x10
39 #define ACPI_IVMD_TYPE_ALL              0x20
40 #define ACPI_IVMD_TYPE                  0x21
41 #define ACPI_IVMD_TYPE_RANGE            0x22
42
43 #define IVHD_DEV_ALL                    0x01
44 #define IVHD_DEV_SELECT                 0x02
45 #define IVHD_DEV_SELECT_RANGE_START     0x03
46 #define IVHD_DEV_RANGE_END              0x04
47 #define IVHD_DEV_ALIAS                  0x42
48 #define IVHD_DEV_ALIAS_RANGE            0x43
49 #define IVHD_DEV_EXT_SELECT             0x46
50 #define IVHD_DEV_EXT_SELECT_RANGE       0x47
51
52 #define IVHD_FLAG_HT_TUN_EN_MASK        0x01
53 #define IVHD_FLAG_PASSPW_EN_MASK        0x02
54 #define IVHD_FLAG_RESPASSPW_EN_MASK     0x04
55 #define IVHD_FLAG_ISOC_EN_MASK          0x08
56
57 #define IVMD_FLAG_EXCL_RANGE            0x08
58 #define IVMD_FLAG_UNITY_MAP             0x01
59
60 #define ACPI_DEVFLAG_INITPASS           0x01
61 #define ACPI_DEVFLAG_EXTINT             0x02
62 #define ACPI_DEVFLAG_NMI                0x04
63 #define ACPI_DEVFLAG_SYSMGT1            0x10
64 #define ACPI_DEVFLAG_SYSMGT2            0x20
65 #define ACPI_DEVFLAG_LINT0              0x40
66 #define ACPI_DEVFLAG_LINT1              0x80
67 #define ACPI_DEVFLAG_ATSDIS             0x10000000
68
69 /*
70  * ACPI table definitions
71  *
72  * These data structures are laid over the table to parse the important values
73  * out of it.
74  */
75
76 /*
77  * structure describing one IOMMU in the ACPI table. Typically followed by one
78  * or more ivhd_entrys.
79  */
80 struct ivhd_header {
81         u8 type;
82         u8 flags;
83         u16 length;
84         u16 devid;
85         u16 cap_ptr;
86         u64 mmio_phys;
87         u16 pci_seg;
88         u16 info;
89         u32 reserved;
90 } __attribute__((packed));
91
92 /*
93  * A device entry describing which devices a specific IOMMU translates and
94  * which requestor ids they use.
95  */
96 struct ivhd_entry {
97         u8 type;
98         u16 devid;
99         u8 flags;
100         u32 ext;
101 } __attribute__((packed));
102
103 /*
104  * An AMD IOMMU memory definition structure. It defines things like exclusion
105  * ranges for devices and regions that should be unity mapped.
106  */
107 struct ivmd_header {
108         u8 type;
109         u8 flags;
110         u16 length;
111         u16 devid;
112         u16 aux;
113         u64 resv;
114         u64 range_start;
115         u64 range_length;
116 } __attribute__((packed));
117
118 bool amd_iommu_dump;
119
120 static int __initdata amd_iommu_detected;
121
122 u16 amd_iommu_last_bdf;                 /* largest PCI device id we have
123                                            to handle */
124 LIST_HEAD(amd_iommu_unity_map);         /* a list of required unity mappings
125                                            we find in ACPI */
126 #ifdef CONFIG_IOMMU_STRESS
127 bool amd_iommu_isolate = false;
128 #else
129 bool amd_iommu_isolate = true;          /* if true, device isolation is
130                                            enabled */
131 #endif
132
133 bool amd_iommu_unmap_flush;             /* if true, flush on every unmap */
134
135 LIST_HEAD(amd_iommu_list);              /* list of all AMD IOMMUs in the
136                                            system */
137
138 /*
139  * Pointer to the device table which is shared by all AMD IOMMUs
140  * it is indexed by the PCI device id or the HT unit id and contains
141  * information about the domain the device belongs to as well as the
142  * page table root pointer.
143  */
144 struct dev_table_entry *amd_iommu_dev_table;
145
146 /*
147  * The alias table is a driver specific data structure which contains the
148  * mappings of the PCI device ids to the actual requestor ids on the IOMMU.
149  * More than one device can share the same requestor id.
150  */
151 u16 *amd_iommu_alias_table;
152
153 /*
154  * The rlookup table is used to find the IOMMU which is responsible
155  * for a specific device. It is also indexed by the PCI device id.
156  */
157 struct amd_iommu **amd_iommu_rlookup_table;
158
159 /*
160  * The pd table (protection domain table) is used to find the protection domain
161  * data structure a device belongs to. Indexed with the PCI device id too.
162  */
163 struct protection_domain **amd_iommu_pd_table;
164
165 /*
166  * AMD IOMMU allows up to 2^16 differend protection domains. This is a bitmap
167  * to know which ones are already in use.
168  */
169 unsigned long *amd_iommu_pd_alloc_bitmap;
170
171 static u32 dev_table_size;      /* size of the device table */
172 static u32 alias_table_size;    /* size of the alias table */
173 static u32 rlookup_table_size;  /* size if the rlookup table */
174
175 static inline void update_last_devid(u16 devid)
176 {
177         if (devid > amd_iommu_last_bdf)
178                 amd_iommu_last_bdf = devid;
179 }
180
181 static inline unsigned long tbl_size(int entry_size)
182 {
183         unsigned shift = PAGE_SHIFT +
184                          get_order(((int)amd_iommu_last_bdf + 1) * entry_size);
185
186         return 1UL << shift;
187 }
188
189 /****************************************************************************
190  *
191  * AMD IOMMU MMIO register space handling functions
192  *
193  * These functions are used to program the IOMMU device registers in
194  * MMIO space required for that driver.
195  *
196  ****************************************************************************/
197
198 /*
199  * This function set the exclusion range in the IOMMU. DMA accesses to the
200  * exclusion range are passed through untranslated
201  */
202 static void iommu_set_exclusion_range(struct amd_iommu *iommu)
203 {
204         u64 start = iommu->exclusion_start & PAGE_MASK;
205         u64 limit = (start + iommu->exclusion_length) & PAGE_MASK;
206         u64 entry;
207
208         if (!iommu->exclusion_start)
209                 return;
210
211         entry = start | MMIO_EXCL_ENABLE_MASK;
212         memcpy_toio(iommu->mmio_base + MMIO_EXCL_BASE_OFFSET,
213                         &entry, sizeof(entry));
214
215         entry = limit;
216         memcpy_toio(iommu->mmio_base + MMIO_EXCL_LIMIT_OFFSET,
217                         &entry, sizeof(entry));
218 }
219
220 /* Programs the physical address of the device table into the IOMMU hardware */
221 static void __init iommu_set_device_table(struct amd_iommu *iommu)
222 {
223         u64 entry;
224
225         BUG_ON(iommu->mmio_base == NULL);
226
227         entry = virt_to_phys(amd_iommu_dev_table);
228         entry |= (dev_table_size >> 12) - 1;
229         memcpy_toio(iommu->mmio_base + MMIO_DEV_TABLE_OFFSET,
230                         &entry, sizeof(entry));
231 }
232
233 /* Generic functions to enable/disable certain features of the IOMMU. */
234 static void iommu_feature_enable(struct amd_iommu *iommu, u8 bit)
235 {
236         u32 ctrl;
237
238         ctrl = readl(iommu->mmio_base + MMIO_CONTROL_OFFSET);
239         ctrl |= (1 << bit);
240         writel(ctrl, iommu->mmio_base + MMIO_CONTROL_OFFSET);
241 }
242
243 static void __init iommu_feature_disable(struct amd_iommu *iommu, u8 bit)
244 {
245         u32 ctrl;
246
247         ctrl = readl(iommu->mmio_base + MMIO_CONTROL_OFFSET);
248         ctrl &= ~(1 << bit);
249         writel(ctrl, iommu->mmio_base + MMIO_CONTROL_OFFSET);
250 }
251
252 /* Function to enable the hardware */
253 static void iommu_enable(struct amd_iommu *iommu)
254 {
255         printk(KERN_INFO "AMD IOMMU: Enabling IOMMU at %s cap 0x%hx\n",
256                dev_name(&iommu->dev->dev), iommu->cap_ptr);
257
258         iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_IOMMU_EN);
259 }
260
261 static void iommu_disable(struct amd_iommu *iommu)
262 {
263         /* Disable command buffer */
264         iommu_feature_disable(iommu, CONTROL_CMDBUF_EN);
265
266         /* Disable event logging and event interrupts */
267         iommu_feature_disable(iommu, CONTROL_EVT_INT_EN);
268         iommu_feature_disable(iommu, CONTROL_EVT_LOG_EN);
269
270         /* Disable IOMMU hardware itself */
271         iommu_feature_disable(iommu, CONTROL_IOMMU_EN);
272 }
273
274 /*
275  * mapping and unmapping functions for the IOMMU MMIO space. Each AMD IOMMU in
276  * the system has one.
277  */
278 static u8 * __init iommu_map_mmio_space(u64 address)
279 {
280         u8 *ret;
281
282         if (!request_mem_region(address, MMIO_REGION_LENGTH, "amd_iommu"))
283                 return NULL;
284
285         ret = ioremap_nocache(address, MMIO_REGION_LENGTH);
286         if (ret != NULL)
287                 return ret;
288
289         release_mem_region(address, MMIO_REGION_LENGTH);
290
291         return NULL;
292 }
293
294 static void __init iommu_unmap_mmio_space(struct amd_iommu *iommu)
295 {
296         if (iommu->mmio_base)
297                 iounmap(iommu->mmio_base);
298         release_mem_region(iommu->mmio_phys, MMIO_REGION_LENGTH);
299 }
300
301 /****************************************************************************
302  *
303  * The functions below belong to the first pass of AMD IOMMU ACPI table
304  * parsing. In this pass we try to find out the highest device id this
305  * code has to handle. Upon this information the size of the shared data
306  * structures is determined later.
307  *
308  ****************************************************************************/
309
310 /*
311  * This function calculates the length of a given IVHD entry
312  */
313 static inline int ivhd_entry_length(u8 *ivhd)
314 {
315         return 0x04 << (*ivhd >> 6);
316 }
317
318 /*
319  * This function reads the last device id the IOMMU has to handle from the PCI
320  * capability header for this IOMMU
321  */
322 static int __init find_last_devid_on_pci(int bus, int dev, int fn, int cap_ptr)
323 {
324         u32 cap;
325
326         cap = read_pci_config(bus, dev, fn, cap_ptr+MMIO_RANGE_OFFSET);
327         update_last_devid(calc_devid(MMIO_GET_BUS(cap), MMIO_GET_LD(cap)));
328
329         return 0;
330 }
331
332 /*
333  * After reading the highest device id from the IOMMU PCI capability header
334  * this function looks if there is a higher device id defined in the ACPI table
335  */
336 static int __init find_last_devid_from_ivhd(struct ivhd_header *h)
337 {
338         u8 *p = (void *)h, *end = (void *)h;
339         struct ivhd_entry *dev;
340
341         p += sizeof(*h);
342         end += h->length;
343
344         find_last_devid_on_pci(PCI_BUS(h->devid),
345                         PCI_SLOT(h->devid),
346                         PCI_FUNC(h->devid),
347                         h->cap_ptr);
348
349         while (p < end) {
350                 dev = (struct ivhd_entry *)p;
351                 switch (dev->type) {
352                 case IVHD_DEV_SELECT:
353                 case IVHD_DEV_RANGE_END:
354                 case IVHD_DEV_ALIAS:
355                 case IVHD_DEV_EXT_SELECT:
356                         /* all the above subfield types refer to device ids */
357                         update_last_devid(dev->devid);
358                         break;
359                 default:
360                         break;
361                 }
362                 p += ivhd_entry_length(p);
363         }
364
365         WARN_ON(p != end);
366
367         return 0;
368 }
369
370 /*
371  * Iterate over all IVHD entries in the ACPI table and find the highest device
372  * id which we need to handle. This is the first of three functions which parse
373  * the ACPI table. So we check the checksum here.
374  */
375 static int __init find_last_devid_acpi(struct acpi_table_header *table)
376 {
377         int i;
378         u8 checksum = 0, *p = (u8 *)table, *end = (u8 *)table;
379         struct ivhd_header *h;
380
381         /*
382          * Validate checksum here so we don't need to do it when
383          * we actually parse the table
384          */
385         for (i = 0; i < table->length; ++i)
386                 checksum += p[i];
387         if (checksum != 0)
388                 /* ACPI table corrupt */
389                 return -ENODEV;
390
391         p += IVRS_HEADER_LENGTH;
392
393         end += table->length;
394         while (p < end) {
395                 h = (struct ivhd_header *)p;
396                 switch (h->type) {
397                 case ACPI_IVHD_TYPE:
398                         find_last_devid_from_ivhd(h);
399                         break;
400                 default:
401                         break;
402                 }
403                 p += h->length;
404         }
405         WARN_ON(p != end);
406
407         return 0;
408 }
409
410 /****************************************************************************
411  *
412  * The following functions belong the the code path which parses the ACPI table
413  * the second time. In this ACPI parsing iteration we allocate IOMMU specific
414  * data structures, initialize the device/alias/rlookup table and also
415  * basically initialize the hardware.
416  *
417  ****************************************************************************/
418
419 /*
420  * Allocates the command buffer. This buffer is per AMD IOMMU. We can
421  * write commands to that buffer later and the IOMMU will execute them
422  * asynchronously
423  */
424 static u8 * __init alloc_command_buffer(struct amd_iommu *iommu)
425 {
426         u8 *cmd_buf = (u8 *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
427                         get_order(CMD_BUFFER_SIZE));
428
429         if (cmd_buf == NULL)
430                 return NULL;
431
432         iommu->cmd_buf_size = CMD_BUFFER_SIZE;
433
434         return cmd_buf;
435 }
436
437 /*
438  * This function writes the command buffer address to the hardware and
439  * enables it.
440  */
441 static void iommu_enable_command_buffer(struct amd_iommu *iommu)
442 {
443         u64 entry;
444
445         BUG_ON(iommu->cmd_buf == NULL);
446
447         entry = (u64)virt_to_phys(iommu->cmd_buf);
448         entry |= MMIO_CMD_SIZE_512;
449
450         memcpy_toio(iommu->mmio_base + MMIO_CMD_BUF_OFFSET,
451                     &entry, sizeof(entry));
452
453         /* set head and tail to zero manually */
454         writel(0x00, iommu->mmio_base + MMIO_CMD_HEAD_OFFSET);
455         writel(0x00, iommu->mmio_base + MMIO_CMD_TAIL_OFFSET);
456
457         iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_CMDBUF_EN);
458 }
459
460 static void __init free_command_buffer(struct amd_iommu *iommu)
461 {
462         free_pages((unsigned long)iommu->cmd_buf,
463                    get_order(iommu->cmd_buf_size));
464 }
465
466 /* allocates the memory where the IOMMU will log its events to */
467 static u8 * __init alloc_event_buffer(struct amd_iommu *iommu)
468 {
469         iommu->evt_buf = (u8 *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
470                                                 get_order(EVT_BUFFER_SIZE));
471
472         if (iommu->evt_buf == NULL)
473                 return NULL;
474
475         return iommu->evt_buf;
476 }
477
478 static void iommu_enable_event_buffer(struct amd_iommu *iommu)
479 {
480         u64 entry;
481
482         BUG_ON(iommu->evt_buf == NULL);
483
484         entry = (u64)virt_to_phys(iommu->evt_buf) | EVT_LEN_MASK;
485
486         memcpy_toio(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_BUF_OFFSET,
487                     &entry, sizeof(entry));
488
489         /* set head and tail to zero manually */
490         writel(0x00, iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
491         writel(0x00, iommu->mmio_base + MMIO_EVT_TAIL_OFFSET);
492
493         iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_EVT_LOG_EN);
494 }
495
496 static void __init free_event_buffer(struct amd_iommu *iommu)
497 {
498         free_pages((unsigned long)iommu->evt_buf, get_order(EVT_BUFFER_SIZE));
499 }
500
501 /* sets a specific bit in the device table entry. */
502 static void set_dev_entry_bit(u16 devid, u8 bit)
503 {
504         int i = (bit >> 5) & 0x07;
505         int _bit = bit & 0x1f;
506
507         amd_iommu_dev_table[devid].data[i] |= (1 << _bit);
508 }
509
510 /* Writes the specific IOMMU for a device into the rlookup table */
511 static void __init set_iommu_for_device(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
512 {
513         amd_iommu_rlookup_table[devid] = iommu;
514 }
515
516 /*
517  * This function takes the device specific flags read from the ACPI
518  * table and sets up the device table entry with that information
519  */
520 static void __init set_dev_entry_from_acpi(struct amd_iommu *iommu,
521                                            u16 devid, u32 flags, u32 ext_flags)
522 {
523         if (flags & ACPI_DEVFLAG_INITPASS)
524                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_INIT_PASS);
525         if (flags & ACPI_DEVFLAG_EXTINT)
526                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_EINT_PASS);
527         if (flags & ACPI_DEVFLAG_NMI)
528                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_NMI_PASS);
529         if (flags & ACPI_DEVFLAG_SYSMGT1)
530                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_SYSMGT1);
531         if (flags & ACPI_DEVFLAG_SYSMGT2)
532                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_SYSMGT2);
533         if (flags & ACPI_DEVFLAG_LINT0)
534                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_LINT0_PASS);
535         if (flags & ACPI_DEVFLAG_LINT1)
536                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_LINT1_PASS);
537
538         set_iommu_for_device(iommu, devid);
539 }
540
541 /*
542  * Reads the device exclusion range from ACPI and initialize IOMMU with
543  * it
544  */
545 static void __init set_device_exclusion_range(u16 devid, struct ivmd_header *m)
546 {
547         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
548
549         if (!(m->flags & IVMD_FLAG_EXCL_RANGE))
550                 return;
551
552         if (iommu) {
553                 /*
554                  * We only can configure exclusion ranges per IOMMU, not
555                  * per device. But we can enable the exclusion range per
556                  * device. This is done here
557                  */
558                 set_dev_entry_bit(m->devid, DEV_ENTRY_EX);
559                 iommu->exclusion_start = m->range_start;
560                 iommu->exclusion_length = m->range_length;
561         }
562 }
563
564 /*
565  * This function reads some important data from the IOMMU PCI space and
566  * initializes the driver data structure with it. It reads the hardware
567  * capabilities and the first/last device entries
568  */
569 static void __init init_iommu_from_pci(struct amd_iommu *iommu)
570 {
571         int cap_ptr = iommu->cap_ptr;
572         u32 range, misc;
573
574         pci_read_config_dword(iommu->dev, cap_ptr + MMIO_CAP_HDR_OFFSET,
575                               &iommu->cap);
576         pci_read_config_dword(iommu->dev, cap_ptr + MMIO_RANGE_OFFSET,
577                               &range);
578         pci_read_config_dword(iommu->dev, cap_ptr + MMIO_MISC_OFFSET,
579                               &misc);
580
581         iommu->first_device = calc_devid(MMIO_GET_BUS(range),
582                                          MMIO_GET_FD(range));
583         iommu->last_device = calc_devid(MMIO_GET_BUS(range),
584                                         MMIO_GET_LD(range));
585         iommu->evt_msi_num = MMIO_MSI_NUM(misc);
586 }
587
588 /*
589  * Takes a pointer to an AMD IOMMU entry in the ACPI table and
590  * initializes the hardware and our data structures with it.
591  */
592 static void __init init_iommu_from_acpi(struct amd_iommu *iommu,
593                                         struct ivhd_header *h)
594 {
595         u8 *p = (u8 *)h;
596         u8 *end = p, flags = 0;
597         u16 dev_i, devid = 0, devid_start = 0, devid_to = 0;
598         u32 ext_flags = 0;
599         bool alias = false;
600         struct ivhd_entry *e;
601
602         /*
603          * First set the recommended feature enable bits from ACPI
604          * into the IOMMU control registers
605          */
606         h->flags & IVHD_FLAG_HT_TUN_EN_MASK ?
607                 iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_HT_TUN_EN) :
608                 iommu_feature_disable(iommu, CONTROL_HT_TUN_EN);
609
610         h->flags & IVHD_FLAG_PASSPW_EN_MASK ?
611                 iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_PASSPW_EN) :
612                 iommu_feature_disable(iommu, CONTROL_PASSPW_EN);
613
614         h->flags & IVHD_FLAG_RESPASSPW_EN_MASK ?
615                 iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_RESPASSPW_EN) :
616                 iommu_feature_disable(iommu, CONTROL_RESPASSPW_EN);
617
618         h->flags & IVHD_FLAG_ISOC_EN_MASK ?
619                 iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_ISOC_EN) :
620                 iommu_feature_disable(iommu, CONTROL_ISOC_EN);
621
622         /*
623          * make IOMMU memory accesses cache coherent
624          */
625         iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_COHERENT_EN);
626
627         /*
628          * Done. Now parse the device entries
629          */
630         p += sizeof(struct ivhd_header);
631         end += h->length;
632
633
634         while (p < end) {
635                 e = (struct ivhd_entry *)p;
636                 switch (e->type) {
637                 case IVHD_DEV_ALL:
638
639                         DUMP_printk("  DEV_ALL\t\t\t first devid: %02x:%02x.%x"
640                                     " last device %02x:%02x.%x flags: %02x\n",
641                                     PCI_BUS(iommu->first_device),
642                                     PCI_SLOT(iommu->first_device),
643                                     PCI_FUNC(iommu->first_device),
644                                     PCI_BUS(iommu->last_device),
645                                     PCI_SLOT(iommu->last_device),
646                                     PCI_FUNC(iommu->last_device),
647                                     e->flags);
648
649                         for (dev_i = iommu->first_device;
650                                         dev_i <= iommu->last_device; ++dev_i)
651                                 set_dev_entry_from_acpi(iommu, dev_i,
652                                                         e->flags, 0);
653                         break;
654                 case IVHD_DEV_SELECT:
655
656                         DUMP_printk("  DEV_SELECT\t\t\t devid: %02x:%02x.%x "
657                                     "flags: %02x\n",
658                                     PCI_BUS(e->devid),
659                                     PCI_SLOT(e->devid),
660                                     PCI_FUNC(e->devid),
661                                     e->flags);
662
663                         devid = e->devid;
664                         set_dev_entry_from_acpi(iommu, devid, e->flags, 0);
665                         break;
666                 case IVHD_DEV_SELECT_RANGE_START:
667
668                         DUMP_printk("  DEV_SELECT_RANGE_START\t "
669                                     "devid: %02x:%02x.%x flags: %02x\n",
670                                     PCI_BUS(e->devid),
671                                     PCI_SLOT(e->devid),
672                                     PCI_FUNC(e->devid),
673                                     e->flags);
674
675                         devid_start = e->devid;
676                         flags = e->flags;
677                         ext_flags = 0;
678                         alias = false;
679                         break;
680                 case IVHD_DEV_ALIAS:
681
682                         DUMP_printk("  DEV_ALIAS\t\t\t devid: %02x:%02x.%x "
683                                     "flags: %02x devid_to: %02x:%02x.%x\n",
684                                     PCI_BUS(e->devid),
685                                     PCI_SLOT(e->devid),
686                                     PCI_FUNC(e->devid),
687                                     e->flags,
688                                     PCI_BUS(e->ext >> 8),
689                                     PCI_SLOT(e->ext >> 8),
690                                     PCI_FUNC(e->ext >> 8));
691
692                         devid = e->devid;
693                         devid_to = e->ext >> 8;
694                         set_dev_entry_from_acpi(iommu, devid_to, e->flags, 0);
695                         amd_iommu_alias_table[devid] = devid_to;
696                         break;
697                 case IVHD_DEV_ALIAS_RANGE:
698
699                         DUMP_printk("  DEV_ALIAS_RANGE\t\t "
700                                     "devid: %02x:%02x.%x flags: %02x "
701                                     "devid_to: %02x:%02x.%x\n",
702                                     PCI_BUS(e->devid),
703                                     PCI_SLOT(e->devid),
704                                     PCI_FUNC(e->devid),
705                                     e->flags,
706                                     PCI_BUS(e->ext >> 8),
707                                     PCI_SLOT(e->ext >> 8),
708                                     PCI_FUNC(e->ext >> 8));
709
710                         devid_start = e->devid;
711                         flags = e->flags;
712                         devid_to = e->ext >> 8;
713                         ext_flags = 0;
714                         alias = true;
715                         break;
716                 case IVHD_DEV_EXT_SELECT:
717
718                         DUMP_printk("  DEV_EXT_SELECT\t\t devid: %02x:%02x.%x "
719                                     "flags: %02x ext: %08x\n",
720                                     PCI_BUS(e->devid),
721                                     PCI_SLOT(e->devid),
722                                     PCI_FUNC(e->devid),
723                                     e->flags, e->ext);
724
725                         devid = e->devid;
726                         set_dev_entry_from_acpi(iommu, devid, e->flags,
727                                                 e->ext);
728                         break;
729                 case IVHD_DEV_EXT_SELECT_RANGE:
730
731                         DUMP_printk("  DEV_EXT_SELECT_RANGE\t devid: "
732                                     "%02x:%02x.%x flags: %02x ext: %08x\n",
733                                     PCI_BUS(e->devid),
734                                     PCI_SLOT(e->devid),
735                                     PCI_FUNC(e->devid),
736                                     e->flags, e->ext);
737
738                         devid_start = e->devid;
739                         flags = e->flags;
740                         ext_flags = e->ext;
741                         alias = false;
742                         break;
743                 case IVHD_DEV_RANGE_END:
744
745                         DUMP_printk("  DEV_RANGE_END\t\t devid: %02x:%02x.%x\n",
746                                     PCI_BUS(e->devid),
747                                     PCI_SLOT(e->devid),
748                                     PCI_FUNC(e->devid));
749
750                         devid = e->devid;
751                         for (dev_i = devid_start; dev_i <= devid; ++dev_i) {
752                                 if (alias)
753                                         amd_iommu_alias_table[dev_i] = devid_to;
754                                 set_dev_entry_from_acpi(iommu,
755                                                 amd_iommu_alias_table[dev_i],
756                                                 flags, ext_flags);
757                         }
758                         break;
759                 default:
760                         break;
761                 }
762
763                 p += ivhd_entry_length(p);
764         }
765 }
766
767 /* Initializes the device->iommu mapping for the driver */
768 static int __init init_iommu_devices(struct amd_iommu *iommu)
769 {
770         u16 i;
771
772         for (i = iommu->first_device; i <= iommu->last_device; ++i)
773                 set_iommu_for_device(iommu, i);
774
775         return 0;
776 }
777
778 static void __init free_iommu_one(struct amd_iommu *iommu)
779 {
780         free_command_buffer(iommu);
781         free_event_buffer(iommu);
782         iommu_unmap_mmio_space(iommu);
783 }
784
785 static void __init free_iommu_all(void)
786 {
787         struct amd_iommu *iommu, *next;
788
789         for_each_iommu_safe(iommu, next) {
790                 list_del(&iommu->list);
791                 free_iommu_one(iommu);
792                 kfree(iommu);
793         }
794 }
795
796 /*
797  * This function clues the initialization function for one IOMMU
798  * together and also allocates the command buffer and programs the
799  * hardware. It does NOT enable the IOMMU. This is done afterwards.
800  */
801 static int __init init_iommu_one(struct amd_iommu *iommu, struct ivhd_header *h)
802 {
803         spin_lock_init(&iommu->lock);
804         list_add_tail(&iommu->list, &amd_iommu_list);
805
806         /*
807          * Copy data from ACPI table entry to the iommu struct
808          */
809         iommu->dev = pci_get_bus_and_slot(PCI_BUS(h->devid), h->devid & 0xff);
810         if (!iommu->dev)
811                 return 1;
812
813         iommu->cap_ptr = h->cap_ptr;
814         iommu->pci_seg = h->pci_seg;
815         iommu->mmio_phys = h->mmio_phys;
816         iommu->mmio_base = iommu_map_mmio_space(h->mmio_phys);
817         if (!iommu->mmio_base)
818                 return -ENOMEM;
819
820         iommu->cmd_buf = alloc_command_buffer(iommu);
821         if (!iommu->cmd_buf)
822                 return -ENOMEM;
823
824         iommu->evt_buf = alloc_event_buffer(iommu);
825         if (!iommu->evt_buf)
826                 return -ENOMEM;
827
828         iommu->int_enabled = false;
829
830         init_iommu_from_pci(iommu);
831         init_iommu_from_acpi(iommu, h);
832         init_iommu_devices(iommu);
833
834         return pci_enable_device(iommu->dev);
835 }
836
837 /*
838  * Iterates over all IOMMU entries in the ACPI table, allocates the
839  * IOMMU structure and initializes it with init_iommu_one()
840  */
841 static int __init init_iommu_all(struct acpi_table_header *table)
842 {
843         u8 *p = (u8 *)table, *end = (u8 *)table;
844         struct ivhd_header *h;
845         struct amd_iommu *iommu;
846         int ret;
847
848         end += table->length;
849         p += IVRS_HEADER_LENGTH;
850
851         while (p < end) {
852                 h = (struct ivhd_header *)p;
853                 switch (*p) {
854                 case ACPI_IVHD_TYPE:
855
856                         DUMP_printk("IOMMU: device: %02x:%02x.%01x cap: %04x "
857                                     "seg: %d flags: %01x info %04x\n",
858                                     PCI_BUS(h->devid), PCI_SLOT(h->devid),
859                                     PCI_FUNC(h->devid), h->cap_ptr,
860                                     h->pci_seg, h->flags, h->info);
861                         DUMP_printk("       mmio-addr: %016llx\n",
862                                     h->mmio_phys);
863
864                         iommu = kzalloc(sizeof(struct amd_iommu), GFP_KERNEL);
865                         if (iommu == NULL)
866                                 return -ENOMEM;
867                         ret = init_iommu_one(iommu, h);
868                         if (ret)
869                                 return ret;
870                         break;
871                 default:
872                         break;
873                 }
874                 p += h->length;
875
876         }
877         WARN_ON(p != end);
878
879         return 0;
880 }
881
882 /****************************************************************************
883  *
884  * The following functions initialize the MSI interrupts for all IOMMUs
885  * in the system. Its a bit challenging because there could be multiple
886  * IOMMUs per PCI BDF but we can call pci_enable_msi(x) only once per
887  * pci_dev.
888  *
889  ****************************************************************************/
890
891 static int __init iommu_setup_msi(struct amd_iommu *iommu)
892 {
893         int r;
894
895         if (pci_enable_msi(iommu->dev))
896                 return 1;
897
898         r = request_irq(iommu->dev->irq, amd_iommu_int_handler,
899                         IRQF_SAMPLE_RANDOM,
900                         "AMD IOMMU",
901                         NULL);
902
903         if (r) {
904                 pci_disable_msi(iommu->dev);
905                 return 1;
906         }
907
908         iommu->int_enabled = true;
909         iommu_feature_enable(iommu, CONTROL_EVT_INT_EN);
910
911         return 0;
912 }
913
914 static int iommu_init_msi(struct amd_iommu *iommu)
915 {
916         if (iommu->int_enabled)
917                 return 0;
918
919         if (pci_find_capability(iommu->dev, PCI_CAP_ID_MSI))
920                 return iommu_setup_msi(iommu);
921
922         return 1;
923 }
924
925 /****************************************************************************
926  *
927  * The next functions belong to the third pass of parsing the ACPI
928  * table. In this last pass the memory mapping requirements are
929  * gathered (like exclusion and unity mapping reanges).
930  *
931  ****************************************************************************/
932
933 static void __init free_unity_maps(void)
934 {
935         struct unity_map_entry *entry, *next;
936
937         list_for_each_entry_safe(entry, next, &amd_iommu_unity_map, list) {
938                 list_del(&entry->list);
939                 kfree(entry);
940         }
941 }
942
943 /* called when we find an exclusion range definition in ACPI */
944 static int __init init_exclusion_range(struct ivmd_header *m)
945 {
946         int i;
947
948         switch (m->type) {
949         case ACPI_IVMD_TYPE:
950                 set_device_exclusion_range(m->devid, m);
951                 break;
952         case ACPI_IVMD_TYPE_ALL:
953                 for (i = 0; i <= amd_iommu_last_bdf; ++i)
954                         set_device_exclusion_range(i, m);
955                 break;
956         case ACPI_IVMD_TYPE_RANGE:
957                 for (i = m->devid; i <= m->aux; ++i)
958                         set_device_exclusion_range(i, m);
959                 break;
960         default:
961                 break;
962         }
963
964         return 0;
965 }
966
967 /* called for unity map ACPI definition */
968 static int __init init_unity_map_range(struct ivmd_header *m)
969 {
970         struct unity_map_entry *e = 0;
971         char *s;
972
973         e = kzalloc(sizeof(*e), GFP_KERNEL);
974         if (e == NULL)
975                 return -ENOMEM;
976
977         switch (m->type) {
978         default:
979                 kfree(e);
980                 return 0;
981         case ACPI_IVMD_TYPE:
982                 s = "IVMD_TYPEi\t\t\t";
983                 e->devid_start = e->devid_end = m->devid;
984                 break;
985         case ACPI_IVMD_TYPE_ALL:
986                 s = "IVMD_TYPE_ALL\t\t";
987                 e->devid_start = 0;
988                 e->devid_end = amd_iommu_last_bdf;
989                 break;
990         case ACPI_IVMD_TYPE_RANGE:
991                 s = "IVMD_TYPE_RANGE\t\t";
992                 e->devid_start = m->devid;
993                 e->devid_end = m->aux;
994                 break;
995         }
996         e->address_start = PAGE_ALIGN(m->range_start);
997         e->address_end = e->address_start + PAGE_ALIGN(m->range_length);
998         e->prot = m->flags >> 1;
999
1000         DUMP_printk("%s devid_start: %02x:%02x.%x devid_end: %02x:%02x.%x"
1001                     " range_start: %016llx range_end: %016llx flags: %x\n", s,
1002                     PCI_BUS(e->devid_start), PCI_SLOT(e->devid_start),
1003                     PCI_FUNC(e->devid_start), PCI_BUS(e->devid_end),
1004                     PCI_SLOT(e->devid_end), PCI_FUNC(e->devid_end),
1005                     e->address_start, e->address_end, m->flags);
1006
1007         list_add_tail(&e->list, &amd_iommu_unity_map);
1008
1009         return 0;
1010 }
1011
1012 /* iterates over all memory definitions we find in the ACPI table */
1013 static int __init init_memory_definitions(struct acpi_table_header *table)
1014 {
1015         u8 *p = (u8 *)table, *end = (u8 *)table;
1016         struct ivmd_header *m;
1017
1018         end += table->length;
1019         p += IVRS_HEADER_LENGTH;
1020
1021         while (p < end) {
1022                 m = (struct ivmd_header *)p;
1023                 if (m->flags & IVMD_FLAG_EXCL_RANGE)
1024                         init_exclusion_range(m);
1025                 else if (m->flags & IVMD_FLAG_UNITY_MAP)
1026                         init_unity_map_range(m);
1027
1028                 p += m->length;
1029         }
1030
1031         return 0;
1032 }
1033
1034 /*
1035  * Init the device table to not allow DMA access for devices and
1036  * suppress all page faults
1037  */
1038 static void init_device_table(void)
1039 {
1040         u16 devid;
1041
1042         for (devid = 0; devid <= amd_iommu_last_bdf; ++devid) {
1043                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_VALID);
1044                 set_dev_entry_bit(devid, DEV_ENTRY_TRANSLATION);
1045         }
1046 }
1047
1048 /*
1049  * This function finally enables all IOMMUs found in the system after
1050  * they have been initialized
1051  */
1052 static void enable_iommus(void)
1053 {
1054         struct amd_iommu *iommu;
1055
1056         for_each_iommu(iommu) {
1057                 iommu_disable(iommu);
1058                 iommu_set_device_table(iommu);
1059                 iommu_enable_command_buffer(iommu);
1060                 iommu_enable_event_buffer(iommu);
1061                 iommu_set_exclusion_range(iommu);
1062                 iommu_init_msi(iommu);
1063                 iommu_enable(iommu);
1064         }
1065 }
1066
1067 static void disable_iommus(void)
1068 {
1069         struct amd_iommu *iommu;
1070
1071         for_each_iommu(iommu)
1072                 iommu_disable(iommu);
1073 }
1074
1075 /*
1076  * Suspend/Resume support
1077  * disable suspend until real resume implemented
1078  */
1079
1080 static int amd_iommu_resume(struct sys_device *dev)
1081 {
1082         /* re-load the hardware */
1083         enable_iommus();
1084
1085         /*
1086          * we have to flush after the IOMMUs are enabled because a
1087          * disabled IOMMU will never execute the commands we send
1088          */
1089         amd_iommu_flush_all_devices();
1090         amd_iommu_flush_all_domains();
1091
1092         return 0;
1093 }
1094
1095 static int amd_iommu_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
1096 {
1097         /* disable IOMMUs to go out of the way for BIOS */
1098         disable_iommus();
1099
1100         return 0;
1101 }
1102
1103 static struct sysdev_class amd_iommu_sysdev_class = {
1104         .name = "amd_iommu",
1105         .suspend = amd_iommu_suspend,
1106         .resume = amd_iommu_resume,
1107 };
1108
1109 static struct sys_device device_amd_iommu = {
1110         .id = 0,
1111         .cls = &amd_iommu_sysdev_class,
1112 };
1113
1114 /*
1115  * This is the core init function for AMD IOMMU hardware in the system.
1116  * This function is called from the generic x86 DMA layer initialization
1117  * code.
1118  *
1119  * This function basically parses the ACPI table for AMD IOMMU (IVRS)
1120  * three times:
1121  *
1122  *      1 pass) Find the highest PCI device id the driver has to handle.
1123  *              Upon this information the size of the data structures is
1124  *              determined that needs to be allocated.
1125  *
1126  *      2 pass) Initialize the data structures just allocated with the
1127  *              information in the ACPI table about available AMD IOMMUs
1128  *              in the system. It also maps the PCI devices in the
1129  *              system to specific IOMMUs
1130  *
1131  *      3 pass) After the basic data structures are allocated and
1132  *              initialized we update them with information about memory
1133  *              remapping requirements parsed out of the ACPI table in
1134  *              this last pass.
1135  *
1136  * After that the hardware is initialized and ready to go. In the last
1137  * step we do some Linux specific things like registering the driver in
1138  * the dma_ops interface and initializing the suspend/resume support
1139  * functions. Finally it prints some information about AMD IOMMUs and
1140  * the driver state and enables the hardware.
1141  */
1142 int __init amd_iommu_init(void)
1143 {
1144         int i, ret = 0;
1145
1146
1147         if (no_iommu) {
1148                 printk(KERN_INFO "AMD IOMMU disabled by kernel command line\n");
1149                 return 0;
1150         }
1151
1152         if (!amd_iommu_detected)
1153                 return -ENODEV;
1154
1155         /*
1156          * First parse ACPI tables to find the largest Bus/Dev/Func
1157          * we need to handle. Upon this information the shared data
1158          * structures for the IOMMUs in the system will be allocated
1159          */
1160         if (acpi_table_parse("IVRS", find_last_devid_acpi) != 0)
1161                 return -ENODEV;
1162
1163         dev_table_size     = tbl_size(DEV_TABLE_ENTRY_SIZE);
1164         alias_table_size   = tbl_size(ALIAS_TABLE_ENTRY_SIZE);
1165         rlookup_table_size = tbl_size(RLOOKUP_TABLE_ENTRY_SIZE);
1166
1167         ret = -ENOMEM;
1168
1169         /* Device table - directly used by all IOMMUs */
1170         amd_iommu_dev_table = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
1171                                       get_order(dev_table_size));
1172         if (amd_iommu_dev_table == NULL)
1173                 goto out;
1174
1175         /*
1176          * Alias table - map PCI Bus/Dev/Func to Bus/Dev/Func the
1177          * IOMMU see for that device
1178          */
1179         amd_iommu_alias_table = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL,
1180                         get_order(alias_table_size));
1181         if (amd_iommu_alias_table == NULL)
1182                 goto free;
1183
1184         /* IOMMU rlookup table - find the IOMMU for a specific device */
1185         amd_iommu_rlookup_table = (void *)__get_free_pages(
1186                         GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
1187                         get_order(rlookup_table_size));
1188         if (amd_iommu_rlookup_table == NULL)
1189                 goto free;
1190
1191         /*
1192          * Protection Domain table - maps devices to protection domains
1193          * This table has the same size as the rlookup_table
1194          */
1195         amd_iommu_pd_table = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
1196                                      get_order(rlookup_table_size));
1197         if (amd_iommu_pd_table == NULL)
1198                 goto free;
1199
1200         amd_iommu_pd_alloc_bitmap = (void *)__get_free_pages(
1201                                             GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
1202                                             get_order(MAX_DOMAIN_ID/8));
1203         if (amd_iommu_pd_alloc_bitmap == NULL)
1204                 goto free;
1205
1206         /* init the device table */
1207         init_device_table();
1208
1209         /*
1210          * let all alias entries point to itself
1211          */
1212         for (i = 0; i <= amd_iommu_last_bdf; ++i)
1213                 amd_iommu_alias_table[i] = i;
1214
1215         /*
1216          * never allocate domain 0 because its used as the non-allocated and
1217          * error value placeholder
1218          */
1219         amd_iommu_pd_alloc_bitmap[0] = 1;
1220
1221         /*
1222          * now the data structures are allocated and basically initialized
1223          * start the real acpi table scan
1224          */
1225         ret = -ENODEV;
1226         if (acpi_table_parse("IVRS", init_iommu_all) != 0)
1227                 goto free;
1228
1229         if (acpi_table_parse("IVRS", init_memory_definitions) != 0)
1230                 goto free;
1231
1232         ret = sysdev_class_register(&amd_iommu_sysdev_class);
1233         if (ret)
1234                 goto free;
1235
1236         ret = sysdev_register(&device_amd_iommu);
1237         if (ret)
1238                 goto free;
1239
1240         ret = amd_iommu_init_dma_ops();
1241         if (ret)
1242                 goto free;
1243
1244         enable_iommus();
1245
1246         printk(KERN_INFO "AMD IOMMU: device isolation ");
1247         if (amd_iommu_isolate)
1248                 printk("enabled\n");
1249         else
1250                 printk("disabled\n");
1251
1252         if (amd_iommu_unmap_flush)
1253                 printk(KERN_INFO "AMD IOMMU: IO/TLB flush on unmap enabled\n");
1254         else
1255                 printk(KERN_INFO "AMD IOMMU: Lazy IO/TLB flushing enabled\n");
1256
1257 out:
1258         return ret;
1259
1260 free:
1261         free_pages((unsigned long)amd_iommu_pd_alloc_bitmap,
1262                    get_order(MAX_DOMAIN_ID/8));
1263
1264         free_pages((unsigned long)amd_iommu_pd_table,
1265                    get_order(rlookup_table_size));
1266
1267         free_pages((unsigned long)amd_iommu_rlookup_table,
1268                    get_order(rlookup_table_size));
1269
1270         free_pages((unsigned long)amd_iommu_alias_table,
1271                    get_order(alias_table_size));
1272
1273         free_pages((unsigned long)amd_iommu_dev_table,
1274                    get_order(dev_table_size));
1275
1276         free_iommu_all();
1277
1278         free_unity_maps();
1279
1280         goto out;
1281 }
1282
1283 void amd_iommu_shutdown(void)
1284 {
1285         disable_iommus();
1286 }
1287
1288 /****************************************************************************
1289  *
1290  * Early detect code. This code runs at IOMMU detection time in the DMA
1291  * layer. It just looks if there is an IVRS ACPI table to detect AMD
1292  * IOMMUs
1293  *
1294  ****************************************************************************/
1295 static int __init early_amd_iommu_detect(struct acpi_table_header *table)
1296 {
1297         return 0;
1298 }
1299
1300 void __init amd_iommu_detect(void)
1301 {
1302         if (swiotlb || no_iommu || (iommu_detected && !gart_iommu_aperture))
1303                 return;
1304
1305         if (acpi_table_parse("IVRS", early_amd_iommu_detect) == 0) {
1306                 iommu_detected = 1;
1307                 amd_iommu_detected = 1;
1308 #ifdef CONFIG_GART_IOMMU
1309                 gart_iommu_aperture_disabled = 1;
1310                 gart_iommu_aperture = 0;
1311 #endif
1312         }
1313 }
1314
1315 /****************************************************************************
1316  *
1317  * Parsing functions for the AMD IOMMU specific kernel command line
1318  * options.
1319  *
1320  ****************************************************************************/
1321
1322 static int __init parse_amd_iommu_dump(char *str)
1323 {
1324         amd_iommu_dump = true;
1325
1326         return 1;
1327 }
1328
1329 static int __init parse_amd_iommu_options(char *str)
1330 {
1331         for (; *str; ++str) {
1332                 if (strncmp(str, "isolate", 7) == 0)
1333                         amd_iommu_isolate = true;
1334                 if (strncmp(str, "share", 5) == 0)
1335                         amd_iommu_isolate = false;
1336                 if (strncmp(str, "fullflush", 9) == 0)
1337                         amd_iommu_unmap_flush = true;
1338         }
1339
1340         return 1;
1341 }
1342
1343 __setup("amd_iommu_dump", parse_amd_iommu_dump);
1344 __setup("amd_iommu=", parse_amd_iommu_options);