arch/x86/kernel/pci-dma.c

   1 #include <linux/dma-mapping.h>
   2 #include <linux/dmar.h>
   3 #include <linux/bootmem.h>
   4 #include <linux/pci.h>
   5
   6 #include <asm/proto.h>
   7 #include <asm/dma.h>
   8 #include <asm/gart.h>
   9 #include <asm/calgary.h>
  10 #include <asm/amd_iommu.h>
  11
  12 int forbid_dac __read_mostly;
  13 EXPORT_SYMBOL(forbid_dac);
  14
  15 const struct dma_mapping_ops *dma_ops;
  16 EXPORT_SYMBOL(dma_ops);
  17
  18 static int iommu_sac_force __read_mostly;
  19
  20 #ifdef CONFIG_IOMMU_DEBUG
  21 int panic_on_overflow __read_mostly = 1;
  22 int force_iommu __read_mostly = 1;
  23 #else
  24 int panic_on_overflow __read_mostly = 0;
  25 int force_iommu __read_mostly = 0;
  26 #endif
  27
  28 int iommu_merge __read_mostly = 0;
  29
  30 int no_iommu __read_mostly;
  31 /* Set this to 1 if there is a HW IOMMU in the system */
  32 int iommu_detected __read_mostly = 0;
  33
  34 /* This tells the BIO block layer to assume merging. Default to off
  35    because we cannot guarantee merging later. */
  36 int iommu_bio_merge __read_mostly = 0;
  37 EXPORT_SYMBOL(iommu_bio_merge);
  38
  39 dma_addr_t bad_dma_address __read_mostly = 0;
  40 EXPORT_SYMBOL(bad_dma_address);
  41
  42 /* Dummy device used for NULL arguments (normally ISA). Better would
  43    be probably a smaller DMA mask, but this is bug-to-bug compatible
  44    to older i386. */
  45 struct device fallback_dev = {
  46         .bus_id = "fallback device",
  47         .coherent_dma_mask = DMA_32BIT_MASK,
  48         .dma_mask = &fallback_dev.coherent_dma_mask,
  49 };
  50
  51 int dma_set_mask(struct device *dev, u64 mask)
  52 {
  53         if (!dev->dma_mask || !dma_supported(dev, mask))
  54                 return -EIO;
  55
  56         *dev->dma_mask = mask;
  57
  58         return 0;
  59 }
  60 EXPORT_SYMBOL(dma_set_mask);
  61
  62 #ifdef CONFIG_X86_64
  63 static __initdata void *dma32_bootmem_ptr;
  64 static unsigned long dma32_bootmem_size __initdata = (128ULL<<20);
  65
  66 static int __init parse_dma32_size_opt(char *p)
  67 {
  68         if (!p)
  69                 return -EINVAL;
  70         dma32_bootmem_size = memparse(p, &p);
  71         return 0;
  72 }
  73 early_param("dma32_size", parse_dma32_size_opt);
  74
  75 void __init dma32_reserve_bootmem(void)
  76 {
  77         unsigned long size, align;
  78         if (max_pfn <= MAX_DMA32_PFN)
  79                 return;
  80
  81         /*
  82          * check aperture_64.c allocate_aperture() for reason about
  83          * using 512M as goal
  84          */
  85         align = 64ULL<<20;
  86         size = round_up(dma32_bootmem_size, align);
  87         dma32_bootmem_ptr = __alloc_bootmem_nopanic(size, align,
  88                                  512ULL<<20);
  89         if (dma32_bootmem_ptr)
  90                 dma32_bootmem_size = size;
  91         else
  92                 dma32_bootmem_size = 0;
  93 }
  94 static void __init dma32_free_bootmem(void)
  95 {
  96
  97         if (max_pfn <= MAX_DMA32_PFN)
  98                 return;
  99
 100         if (!dma32_bootmem_ptr)
 101                 return;
 102
 103         free_bootmem(__pa(dma32_bootmem_ptr), dma32_bootmem_size);
 104
 105         dma32_bootmem_ptr = NULL;
 106         dma32_bootmem_size = 0;
 107 }
 108
 109 void __init pci_iommu_alloc(void)
 110 {
 111         /* free the range so iommu could get some range less than 4G */
 112         dma32_free_bootmem();
 113         /*
 114          * The order of these functions is important for
 115          * fall-back/fail-over reasons
 116          */
 117 #ifdef CONFIG_GART_IOMMU
 118         gart_iommu_hole_init();
 119 #endif
 120
 121 #ifdef CONFIG_CALGARY_IOMMU
 122         detect_calgary();
 123 #endif
 124
 125         detect_intel_iommu();
 126
 127         amd_iommu_detect();
 128
 129 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 130         pci_swiotlb_init();
 131 #endif
 132 }
 133 #endif
 134
 135 /*
 136  * See <Documentation/x86_64/boot-options.txt> for the iommu kernel parameter
 137  * documentation.
 138  */
 139 static __init int iommu_setup(char *p)
 140 {
 141         iommu_merge = 1;
 142
 143         if (!p)
 144                 return -EINVAL;
 145
 146         while (*p) {
 147                 if (!strncmp(p, "off", 3))
 148                         no_iommu = 1;
 149                 /* gart_parse_options has more force support */
 150                 if (!strncmp(p, "force", 5))
 151                         force_iommu = 1;
 152                 if (!strncmp(p, "noforce", 7)) {
 153                         iommu_merge = 0;
 154                         force_iommu = 0;
 155                 }
 156
 157                 if (!strncmp(p, "biomerge", 8)) {
 158                         iommu_bio_merge = 4096;
 159                         iommu_merge = 1;
 160                         force_iommu = 1;
 161                 }
 162                 if (!strncmp(p, "panic", 5))
 163                         panic_on_overflow = 1;
 164                 if (!strncmp(p, "nopanic", 7))
 165                         panic_on_overflow = 0;
 166                 if (!strncmp(p, "merge", 5)) {
 167                         iommu_merge = 1;
 168                         force_iommu = 1;
 169                 }
 170                 if (!strncmp(p, "nomerge", 7))
 171                         iommu_merge = 0;
 172                 if (!strncmp(p, "forcesac", 8))
 173                         iommu_sac_force = 1;
 174                 if (!strncmp(p, "allowdac", 8))
 175                         forbid_dac = 0;
 176                 if (!strncmp(p, "nodac", 5))
 177                         forbid_dac = -1;
 178                 if (!strncmp(p, "usedac", 6)) {
 179                         forbid_dac = -1;
 180                         return 1;
 181                 }
 182 #ifdef CONFIG_SWIOTLB
 183                 if (!strncmp(p, "soft", 4))
 184                         swiotlb = 1;
 185 #endif
 186
 187 #ifdef CONFIG_GART_IOMMU
 188                 gart_parse_options(p);
 189 #endif
 190
 191 #ifdef CONFIG_CALGARY_IOMMU
 192                 if (!strncmp(p, "calgary", 7))
 193                         use_calgary = 1;
 194 #endif /* CONFIG_CALGARY_IOMMU */
 195
 196                 p += strcspn(p, ",");
 197                 if (*p == ',')
 198                         ++p;
 199         }
 200         return 0;
 201 }
 202 early_param("iommu", iommu_setup);
 203
 204 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
 205 {
 206 #ifdef CONFIG_PCI
 207         if (mask > 0xffffffff && forbid_dac > 0) {
 208                 printk(KERN_INFO "PCI: Disallowing DAC for device %s\n",
 209                                  dev->bus_id);
 210                 return 0;
 211         }
 212 #endif
 213
 214         if (dma_ops->dma_supported)
 215                 return dma_ops->dma_supported(dev, mask);
 216
 217         /* Copied from i386. Doesn't make much sense, because it will
 218            only work for pci_alloc_coherent.
 219            The caller just has to use GFP_DMA in this case. */
 220         if (mask < DMA_24BIT_MASK)
 221                 return 0;
 222
 223         /* Tell the device to use SAC when IOMMU force is on.  This
 224            allows the driver to use cheaper accesses in some cases.
 225
 226            Problem with this is that if we overflow the IOMMU area and
 227            return DAC as fallback address the device may not handle it
 228            correctly.
 229
 230            As a special case some controllers have a 39bit address
 231            mode that is as efficient as 32bit (aic79xx). Don't force
 232            SAC for these.  Assume all masks <= 40 bits are of this
 233            type. Normally this doesn't make any difference, but gives
 234            more gentle handling of IOMMU overflow. */
 235         if (iommu_sac_force && (mask >= DMA_40BIT_MASK)) {
 236                 printk(KERN_INFO "%s: Force SAC with mask %Lx\n",
 237                                  dev->bus_id, mask);
 238                 return 0;
 239         }
 240
 241         return 1;
 242 }
 243 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
 244
 245 /* Allocate DMA memory on node near device */
 246 static noinline struct page *
 247 dma_alloc_pages(struct device *dev, gfp_t gfp, unsigned order)
 248 {
 249         int node;
 250
 251         node = dev_to_node(dev);
 252
 253         return alloc_pages_node(node, gfp, order);
 254 }
 255
 256 /*
 257  * Allocate memory for a coherent mapping.
 258  */
 259 void *
 260 dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle,
 261                    gfp_t gfp)
 262 {
 263         void *memory = NULL;
 264         struct page *page;
 265         unsigned long dma_mask = 0;
 266         dma_addr_t bus;
 267         int noretry = 0;
 268
 269         /* ignore region specifiers */
 270         gfp &= ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM | __GFP_DMA32);
 271
 272         if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, dma_handle, &memory))
 273                 return memory;
 274
 275         if (!dev) {
 276                 dev = &fallback_dev;
 277                 gfp |= GFP_DMA;
 278         }
 279         dma_mask = dev->coherent_dma_mask;
 280         if (dma_mask == 0)
 281                 dma_mask = (gfp & GFP_DMA) ? DMA_24BIT_MASK : DMA_32BIT_MASK;
 282
 283         /* Device not DMA able */
 284         if (dev->dma_mask == NULL)
 285                 return NULL;
 286
 287         /* Don't invoke OOM killer or retry in lower 16MB DMA zone */
 288         if (gfp & __GFP_DMA)
 289                 noretry = 1;
 290
 291 #ifdef CONFIG_X86_64
 292         /* Why <=? Even when the mask is smaller than 4GB it is often
 293            larger than 16MB and in this case we have a chance of
 294            finding fitting memory in the next higher zone first. If
 295            not retry with true GFP_DMA. -AK */
 296         if (dma_mask <= DMA_32BIT_MASK && !(gfp & GFP_DMA)) {
 297                 gfp |= GFP_DMA32;
 298                 if (dma_mask < DMA_32BIT_MASK)
 299                         noretry = 1;
 300         }
 301 #endif
 302
 303  again:
 304         page = dma_alloc_pages(dev,
 305                 noretry ? gfp | __GFP_NORETRY : gfp, get_order(size));
 306         if (page == NULL)
 307                 return NULL;
 308
 309         {
 310                 int high, mmu;
 311                 bus = page_to_phys(page);
 312                 memory = page_address(page);
 313                 high = (bus + size) >= dma_mask;
 314                 mmu = high;
 315                 if (force_iommu && !(gfp & GFP_DMA))
 316                         mmu = 1;
 317                 else if (high) {
 318                         free_pages((unsigned long)memory,
 319                                    get_order(size));
 320
 321                         /* Don't use the 16MB ZONE_DMA unless absolutely
 322                            needed. It's better to use remapping first. */
 323                         if (dma_mask < DMA_32BIT_MASK && !(gfp & GFP_DMA)) {
 324                                 gfp = (gfp & ~GFP_DMA32) | GFP_DMA;
 325                                 goto again;
 326                         }
 327
 328                         /* Let low level make its own zone decisions */
 329                         gfp &= ~(GFP_DMA32|GFP_DMA);
 330
 331                         if (dma_ops->alloc_coherent)
 332                                 return dma_ops->alloc_coherent(dev, size,
 333                                                            dma_handle, gfp);
 334                         return NULL;
 335                 }
 336
 337                 memset(memory, 0, size);
 338                 if (!mmu) {
 339                         *dma_handle = bus;
 340                         return memory;
 341                 }
 342         }
 343
 344         if (dma_ops->alloc_coherent) {
 345                 free_pages((unsigned long)memory, get_order(size));
 346                 gfp &= ~(GFP_DMA|GFP_DMA32);
 347                 return dma_ops->alloc_coherent(dev, size, dma_handle, gfp);
 348         }
 349
 350         if (dma_ops->map_simple) {
 351                 *dma_handle = dma_ops->map_simple(dev, virt_to_phys(memory),
 352                                               size,
 353                                               PCI_DMA_BIDIRECTIONAL);
 354                 if (*dma_handle != bad_dma_address)
 355                         return memory;
 356         }
 357
 358         if (panic_on_overflow)
 359                 panic("dma_alloc_coherent: IOMMU overflow by %lu bytes\n",
 360                       (unsigned long)size);
 361         free_pages((unsigned long)memory, get_order(size));
 362         return NULL;
 363 }
 364 EXPORT_SYMBOL(dma_alloc_coherent);
 365
 366 /*
 367  * Unmap coherent memory.
 368  * The caller must ensure that the device has finished accessing the mapping.
 369  */
 370 void dma_free_coherent(struct device *dev, size_t size,
 371                          void *vaddr, dma_addr_t bus)
 372 {
 373         int order = get_order(size);
 374         WARN_ON(irqs_disabled());       /* for portability */
 375         if (dma_release_from_coherent(dev, order, vaddr))
 376                 return;
 377         if (dma_ops->unmap_single)
 378                 dma_ops->unmap_single(dev, bus, size, 0);
 379         free_pages((unsigned long)vaddr, order);
 380 }
 381 EXPORT_SYMBOL(dma_free_coherent);
 382
 383 static int __init pci_iommu_init(void)
 384 {
 385 #ifdef CONFIG_CALGARY_IOMMU
 386         calgary_iommu_init();
 387 #endif
 388
 389         intel_iommu_init();
 390
 391         amd_iommu_init();
 392
 393 #ifdef CONFIG_GART_IOMMU
 394         gart_iommu_init();
 395 #endif
 396
 397         no_iommu_init();
 398         return 0;
 399 }
 400
 401 void pci_iommu_shutdown(void)
 402 {
 403         gart_iommu_shutdown();
 404 }
 405 /* Must execute after PCI subsystem */
 406 fs_initcall(pci_iommu_init);
 407
 408 #ifdef CONFIG_PCI
 409 /* Many VIA bridges seem to corrupt data for DAC. Disable it here */
 410
 411 static __devinit void via_no_dac(struct pci_dev *dev)
 412 {
 413         if ((dev->class >> 8) == PCI_CLASS_BRIDGE_PCI && forbid_dac == 0) {
 414                 printk(KERN_INFO "PCI: VIA PCI bridge detected."
 415                                  "Disabling DAC.\n");
 416                 forbid_dac = 1;
 417         }
 418 }
 419 DECLARE_PCI_FIXUP_FINAL(PCI_VENDOR_ID_VIA, PCI_ANY_ID, via_no_dac);
 420 #endif