]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - arch/arm/mm/dma-mapping.c
Merge branch 'for-linus' of git://git.armlinux.org.uk/~rmk/linux-arm
[karo-tx-linux.git] / arch / arm / mm / dma-mapping.c
1 /*
2  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
3  *
4  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation.
9  *
10  *  DMA uncached mapping support.
11  */
12 #include <linux/bootmem.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/genalloc.h>
16 #include <linux/gfp.h>
17 #include <linux/errno.h>
18 #include <linux/list.h>
19 #include <linux/init.h>
20 #include <linux/device.h>
21 #include <linux/dma-mapping.h>
22 #include <linux/dma-contiguous.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/slab.h>
26 #include <linux/iommu.h>
27 #include <linux/io.h>
28 #include <linux/vmalloc.h>
29 #include <linux/sizes.h>
30 #include <linux/cma.h>
31
32 #include <asm/memory.h>
33 #include <asm/highmem.h>
34 #include <asm/cacheflush.h>
35 #include <asm/tlbflush.h>
36 #include <asm/mach/arch.h>
37 #include <asm/dma-iommu.h>
38 #include <asm/mach/map.h>
39 #include <asm/system_info.h>
40 #include <asm/dma-contiguous.h>
41
42 #include "dma.h"
43 #include "mm.h"
44
45 struct arm_dma_alloc_args {
46         struct device *dev;
47         size_t size;
48         gfp_t gfp;
49         pgprot_t prot;
50         const void *caller;
51         bool want_vaddr;
52         int coherent_flag;
53 };
54
55 struct arm_dma_free_args {
56         struct device *dev;
57         size_t size;
58         void *cpu_addr;
59         struct page *page;
60         bool want_vaddr;
61 };
62
63 #define NORMAL      0
64 #define COHERENT    1
65
66 struct arm_dma_allocator {
67         void *(*alloc)(struct arm_dma_alloc_args *args,
68                        struct page **ret_page);
69         void (*free)(struct arm_dma_free_args *args);
70 };
71
72 struct arm_dma_buffer {
73         struct list_head list;
74         void *virt;
75         struct arm_dma_allocator *allocator;
76 };
77
78 static LIST_HEAD(arm_dma_bufs);
79 static DEFINE_SPINLOCK(arm_dma_bufs_lock);
80
81 static struct arm_dma_buffer *arm_dma_buffer_find(void *virt)
82 {
83         struct arm_dma_buffer *buf, *found = NULL;
84         unsigned long flags;
85
86         spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
87         list_for_each_entry(buf, &arm_dma_bufs, list) {
88                 if (buf->virt == virt) {
89                         list_del(&buf->list);
90                         found = buf;
91                         break;
92                 }
93         }
94         spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
95         return found;
96 }
97
98 /*
99  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
100  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
101  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
102  * represent the transitions between these two ownership states.
103  *
104  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
105  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
106  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
107  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
108  *
109  */
110 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
111                 size_t, enum dma_data_direction);
112 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
113                 size_t, enum dma_data_direction);
114
115 /**
116  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
117  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
118  * @page: page that buffer resides in
119  * @offset: offset into page for start of buffer
120  * @size: size of buffer to map
121  * @dir: DMA transfer direction
122  *
123  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
124  * or written back.
125  *
126  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
127  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
128  */
129 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
130              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
131              unsigned long attrs)
132 {
133         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
134                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
135         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
136 }
137
138 static dma_addr_t arm_coherent_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
139              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
140              unsigned long attrs)
141 {
142         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
143 }
144
145 /**
146  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
147  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
148  * @handle: DMA address of buffer
149  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
150  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
151  *
152  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
153  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
154  * All other usages are undefined.
155  *
156  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
157  * whatever the device wrote there.
158  */
159 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
160                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
161 {
162         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
163                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
164                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
165 }
166
167 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
168                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
169 {
170         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
171         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
172         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
173 }
174
175 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
176                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
177 {
178         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
179         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
180         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
181 }
182
183 const struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
184         .alloc                  = arm_dma_alloc,
185         .free                   = arm_dma_free,
186         .mmap                   = arm_dma_mmap,
187         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
188         .map_page               = arm_dma_map_page,
189         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
190         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
191         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
192         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
193         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
194         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
195         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
196 };
197 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
198
199 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
200         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs);
201 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
202                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs);
203 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
204                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
205                  unsigned long attrs);
206
207 const struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
208         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
209         .free                   = arm_coherent_dma_free,
210         .mmap                   = arm_coherent_dma_mmap,
211         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
212         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
213         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
214 };
215 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
216
217 static int __dma_supported(struct device *dev, u64 mask, bool warn)
218 {
219         unsigned long max_dma_pfn;
220
221         /*
222          * If the mask allows for more memory than we can address,
223          * and we actually have that much memory, then we must
224          * indicate that DMA to this device is not supported.
225          */
226         if (sizeof(mask) != sizeof(dma_addr_t) &&
227             mask > (dma_addr_t)~0 &&
228             dma_to_pfn(dev, ~0) < max_pfn - 1) {
229                 if (warn) {
230                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx is larger than dma_addr_t allows\n",
231                                  mask);
232                         dev_warn(dev, "Driver did not use or check the return value from dma_set_coherent_mask()?\n");
233                 }
234                 return 0;
235         }
236
237         max_dma_pfn = min(max_pfn, arm_dma_pfn_limit);
238
239         /*
240          * Translate the device's DMA mask to a PFN limit.  This
241          * PFN number includes the page which we can DMA to.
242          */
243         if (dma_to_pfn(dev, mask) < max_dma_pfn) {
244                 if (warn)
245                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx (pfn %#lx-%#lx) covers a smaller range of system memory than the DMA zone pfn 0x0-%#lx\n",
246                                  mask,
247                                  dma_to_pfn(dev, 0), dma_to_pfn(dev, mask) + 1,
248                                  max_dma_pfn + 1);
249                 return 0;
250         }
251
252         return 1;
253 }
254
255 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
256 {
257         u64 mask = (u64)DMA_BIT_MASK(32);
258
259         if (dev) {
260                 mask = dev->coherent_dma_mask;
261
262                 /*
263                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
264                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
265                  */
266                 if (mask == 0) {
267                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
268                         return 0;
269                 }
270
271                 if (!__dma_supported(dev, mask, true))
272                         return 0;
273         }
274
275         return mask;
276 }
277
278 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size, int coherent_flag)
279 {
280         /*
281          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
282          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
283          */
284         if (PageHighMem(page)) {
285                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
286                 phys_addr_t end = base + size;
287                 while (size > 0) {
288                         void *ptr = kmap_atomic(page);
289                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
290                         if (coherent_flag != COHERENT)
291                                 dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
292                         kunmap_atomic(ptr);
293                         page++;
294                         size -= PAGE_SIZE;
295                 }
296                 if (coherent_flag != COHERENT)
297                         outer_flush_range(base, end);
298         } else {
299                 void *ptr = page_address(page);
300                 memset(ptr, 0, size);
301                 if (coherent_flag != COHERENT) {
302                         dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
303                         outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
304                 }
305         }
306 }
307
308 /*
309  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
310  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
311  */
312 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
313                                        gfp_t gfp, int coherent_flag)
314 {
315         unsigned long order = get_order(size);
316         struct page *page, *p, *e;
317
318         page = alloc_pages(gfp, order);
319         if (!page)
320                 return NULL;
321
322         /*
323          * Now split the huge page and free the excess pages
324          */
325         split_page(page, order);
326         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
327                 __free_page(p);
328
329         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
330
331         return page;
332 }
333
334 /*
335  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
336  */
337 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
338 {
339         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
340
341         while (page < e) {
342                 __free_page(page);
343                 page++;
344         }
345 }
346
347 #ifdef CONFIG_MMU
348
349 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
350                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
351                                      const void *caller, bool want_vaddr,
352                                      int coherent_flag, gfp_t gfp);
353
354 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
355                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
356                                  const void *caller, bool want_vaddr);
357
358 static void *
359 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
360         const void *caller)
361 {
362         /*
363          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
364          * set VM_USERMAP flags too.
365          */
366         return dma_common_contiguous_remap(page, size,
367                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
368                         prot, caller);
369 }
370
371 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
372 {
373         dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
374                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
375 }
376
377 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
378 static struct gen_pool *atomic_pool;
379
380 static size_t atomic_pool_size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE;
381
382 static int __init early_coherent_pool(char *p)
383 {
384         atomic_pool_size = memparse(p, &p);
385         return 0;
386 }
387 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
388
389 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
390 {
391         /*
392          * Catch any attempt to set the pool size too late.
393          */
394         BUG_ON(atomic_pool);
395
396         /*
397          * Set architecture specific coherent pool size only if
398          * it has not been changed by kernel command line parameter.
399          */
400         if (atomic_pool_size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
401                 atomic_pool_size = size;
402 }
403
404 /*
405  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
406  */
407 static int __init atomic_pool_init(void)
408 {
409         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(PAGE_KERNEL);
410         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
411         struct page *page;
412         void *ptr;
413
414         atomic_pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, -1);
415         if (!atomic_pool)
416                 goto out;
417         /*
418          * The atomic pool is only used for non-coherent allocations
419          * so we must pass NORMAL for coherent_flag.
420          */
421         if (dev_get_cma_area(NULL))
422                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, atomic_pool_size, prot,
423                                       &page, atomic_pool_init, true, NORMAL,
424                                       GFP_KERNEL);
425         else
426                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, atomic_pool_size, gfp, prot,
427                                            &page, atomic_pool_init, true);
428         if (ptr) {
429                 int ret;
430
431                 ret = gen_pool_add_virt(atomic_pool, (unsigned long)ptr,
432                                         page_to_phys(page),
433                                         atomic_pool_size, -1);
434                 if (ret)
435                         goto destroy_genpool;
436
437                 gen_pool_set_algo(atomic_pool,
438                                 gen_pool_first_fit_order_align,
439                                 (void *)PAGE_SHIFT);
440                 pr_info("DMA: preallocated %zu KiB pool for atomic coherent allocations\n",
441                        atomic_pool_size / 1024);
442                 return 0;
443         }
444
445 destroy_genpool:
446         gen_pool_destroy(atomic_pool);
447         atomic_pool = NULL;
448 out:
449         pr_err("DMA: failed to allocate %zu KiB pool for atomic coherent allocation\n",
450                atomic_pool_size / 1024);
451         return -ENOMEM;
452 }
453 /*
454  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
455  */
456 postcore_initcall(atomic_pool_init);
457
458 struct dma_contig_early_reserve {
459         phys_addr_t base;
460         unsigned long size;
461 };
462
463 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
464
465 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
466
467 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
468 {
469         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
470         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
471         dma_mmu_remap_num++;
472 }
473
474 void __init dma_contiguous_remap(void)
475 {
476         int i;
477         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
478                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
479                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
480                 struct map_desc map;
481                 unsigned long addr;
482
483                 if (end > arm_lowmem_limit)
484                         end = arm_lowmem_limit;
485                 if (start >= end)
486                         continue;
487
488                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
489                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
490                 map.length = end - start;
491                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
492
493                 /*
494                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
495                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
496                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
497                  *
498                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
499                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
500                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
501                  */
502                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
503                      addr += PMD_SIZE)
504                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
505
506                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
507                                        __phys_to_virt(end));
508
509                 iotable_init(&map, 1);
510         }
511 }
512
513 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
514                             void *data)
515 {
516         struct page *page = virt_to_page(addr);
517         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
518
519         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
520         return 0;
521 }
522
523 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
524 {
525         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
526         unsigned end = start + size;
527
528         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
529         flush_tlb_kernel_range(start, end);
530 }
531
532 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
533                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
534                                  const void *caller, bool want_vaddr)
535 {
536         struct page *page;
537         void *ptr = NULL;
538         /*
539          * __alloc_remap_buffer is only called when the device is
540          * non-coherent
541          */
542         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, NORMAL);
543         if (!page)
544                 return NULL;
545         if (!want_vaddr)
546                 goto out;
547
548         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
549         if (!ptr) {
550                 __dma_free_buffer(page, size);
551                 return NULL;
552         }
553
554  out:
555         *ret_page = page;
556         return ptr;
557 }
558
559 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
560 {
561         unsigned long val;
562         void *ptr = NULL;
563
564         if (!atomic_pool) {
565                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
566                 return NULL;
567         }
568
569         val = gen_pool_alloc(atomic_pool, size);
570         if (val) {
571                 phys_addr_t phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, val);
572
573                 *ret_page = phys_to_page(phys);
574                 ptr = (void *)val;
575         }
576
577         return ptr;
578 }
579
580 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
581 {
582         return addr_in_gen_pool(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
583 }
584
585 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
586 {
587         if (!__in_atomic_pool(start, size))
588                 return 0;
589
590         gen_pool_free(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
591
592         return 1;
593 }
594
595 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
596                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
597                                      const void *caller, bool want_vaddr,
598                                      int coherent_flag, gfp_t gfp)
599 {
600         unsigned long order = get_order(size);
601         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
602         struct page *page;
603         void *ptr = NULL;
604
605         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order, gfp);
606         if (!page)
607                 return NULL;
608
609         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
610
611         if (!want_vaddr)
612                 goto out;
613
614         if (PageHighMem(page)) {
615                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
616                 if (!ptr) {
617                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
618                         return NULL;
619                 }
620         } else {
621                 __dma_remap(page, size, prot);
622                 ptr = page_address(page);
623         }
624
625  out:
626         *ret_page = page;
627         return ptr;
628 }
629
630 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
631                                    void *cpu_addr, size_t size, bool want_vaddr)
632 {
633         if (want_vaddr) {
634                 if (PageHighMem(page))
635                         __dma_free_remap(cpu_addr, size);
636                 else
637                         __dma_remap(page, size, PAGE_KERNEL);
638         }
639         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
640 }
641
642 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(unsigned long attrs, pgprot_t prot)
643 {
644         prot = (attrs & DMA_ATTR_WRITE_COMBINE) ?
645                         pgprot_writecombine(prot) :
646                         pgprot_dmacoherent(prot);
647         return prot;
648 }
649
650 #define nommu() 0
651
652 #else   /* !CONFIG_MMU */
653
654 #define nommu() 1
655
656 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)                           __pgprot(0)
657 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c, wv)  NULL
658 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
659 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret, c, wv, coherent_flag, gfp)        NULL
660 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
661 #define __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size, wv)   do { } while (0)
662 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
663
664 #endif  /* CONFIG_MMU */
665
666 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
667                                    struct page **ret_page)
668 {
669         struct page *page;
670         /* __alloc_simple_buffer is only called when the device is coherent */
671         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, COHERENT);
672         if (!page)
673                 return NULL;
674
675         *ret_page = page;
676         return page_address(page);
677 }
678
679 static void *simple_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
680                                     struct page **ret_page)
681 {
682         return __alloc_simple_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
683                                      ret_page);
684 }
685
686 static void simple_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
687 {
688         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
689 }
690
691 static struct arm_dma_allocator simple_allocator = {
692         .alloc = simple_allocator_alloc,
693         .free = simple_allocator_free,
694 };
695
696 static void *cma_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
697                                  struct page **ret_page)
698 {
699         return __alloc_from_contiguous(args->dev, args->size, args->prot,
700                                        ret_page, args->caller,
701                                        args->want_vaddr, args->coherent_flag,
702                                        args->gfp);
703 }
704
705 static void cma_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
706 {
707         __free_from_contiguous(args->dev, args->page, args->cpu_addr,
708                                args->size, args->want_vaddr);
709 }
710
711 static struct arm_dma_allocator cma_allocator = {
712         .alloc = cma_allocator_alloc,
713         .free = cma_allocator_free,
714 };
715
716 static void *pool_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
717                                   struct page **ret_page)
718 {
719         return __alloc_from_pool(args->size, ret_page);
720 }
721
722 static void pool_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
723 {
724         __free_from_pool(args->cpu_addr, args->size);
725 }
726
727 static struct arm_dma_allocator pool_allocator = {
728         .alloc = pool_allocator_alloc,
729         .free = pool_allocator_free,
730 };
731
732 static void *remap_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
733                                    struct page **ret_page)
734 {
735         return __alloc_remap_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
736                                     args->prot, ret_page, args->caller,
737                                     args->want_vaddr);
738 }
739
740 static void remap_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
741 {
742         if (args->want_vaddr)
743                 __dma_free_remap(args->cpu_addr, args->size);
744
745         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
746 }
747
748 static struct arm_dma_allocator remap_allocator = {
749         .alloc = remap_allocator_alloc,
750         .free = remap_allocator_free,
751 };
752
753 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
754                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent,
755                          unsigned long attrs, const void *caller)
756 {
757         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
758         struct page *page = NULL;
759         void *addr;
760         bool allowblock, cma;
761         struct arm_dma_buffer *buf;
762         struct arm_dma_alloc_args args = {
763                 .dev = dev,
764                 .size = PAGE_ALIGN(size),
765                 .gfp = gfp,
766                 .prot = prot,
767                 .caller = caller,
768                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
769                 .coherent_flag = is_coherent ? COHERENT : NORMAL,
770         };
771
772 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
773         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
774         if (limit && size >= limit) {
775                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
776                         size, mask);
777                 return NULL;
778         }
779 #endif
780
781         if (!mask)
782                 return NULL;
783
784         buf = kzalloc(sizeof(*buf),
785                       gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_DMA32 | __GFP_HIGHMEM));
786         if (!buf)
787                 return NULL;
788
789         if (mask < 0xffffffffULL)
790                 gfp |= GFP_DMA;
791
792         /*
793          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
794          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
795          * handle them.  The real problem is that this flag probably
796          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
797          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
798          */
799         gfp &= ~(__GFP_COMP);
800         args.gfp = gfp;
801
802         *handle = DMA_ERROR_CODE;
803         allowblock = gfpflags_allow_blocking(gfp);
804         cma = allowblock ? dev_get_cma_area(dev) : false;
805
806         if (cma)
807                 buf->allocator = &cma_allocator;
808         else if (nommu() || is_coherent)
809                 buf->allocator = &simple_allocator;
810         else if (allowblock)
811                 buf->allocator = &remap_allocator;
812         else
813                 buf->allocator = &pool_allocator;
814
815         addr = buf->allocator->alloc(&args, &page);
816
817         if (page) {
818                 unsigned long flags;
819
820                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
821                 buf->virt = args.want_vaddr ? addr : page;
822
823                 spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
824                 list_add(&buf->list, &arm_dma_bufs);
825                 spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
826         } else {
827                 kfree(buf);
828         }
829
830         return args.want_vaddr ? addr : page;
831 }
832
833 /*
834  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
835  * virtual and bus address for that space.
836  */
837 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
838                     gfp_t gfp, unsigned long attrs)
839 {
840         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
841
842         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
843                            attrs, __builtin_return_address(0));
844 }
845
846 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
847         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
848 {
849         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, PAGE_KERNEL, true,
850                            attrs, __builtin_return_address(0));
851 }
852
853 static int __arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
854                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
855                  unsigned long attrs)
856 {
857         int ret = -ENXIO;
858 #ifdef CONFIG_MMU
859         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
860         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
861         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
862         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
863
864         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
865                 return ret;
866
867         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
868                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
869                                       pfn + off,
870                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
871                                       vma->vm_page_prot);
872         }
873 #else
874         ret = vm_iomap_memory(vma, vma->vm_start,
875                               (vma->vm_end - vma->vm_start));
876 #endif  /* CONFIG_MMU */
877
878         return ret;
879 }
880
881 /*
882  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
883  */
884 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
885                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
886                  unsigned long attrs)
887 {
888         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
889 }
890
891 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
892                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
893                  unsigned long attrs)
894 {
895 #ifdef CONFIG_MMU
896         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
897 #endif  /* CONFIG_MMU */
898         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
899 }
900
901 /*
902  * Free a buffer as defined by the above mapping.
903  */
904 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
905                            dma_addr_t handle, unsigned long attrs,
906                            bool is_coherent)
907 {
908         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
909         struct arm_dma_buffer *buf;
910         struct arm_dma_free_args args = {
911                 .dev = dev,
912                 .size = PAGE_ALIGN(size),
913                 .cpu_addr = cpu_addr,
914                 .page = page,
915                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
916         };
917
918         buf = arm_dma_buffer_find(cpu_addr);
919         if (WARN(!buf, "Freeing invalid buffer %p\n", cpu_addr))
920                 return;
921
922         buf->allocator->free(&args);
923         kfree(buf);
924 }
925
926 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
927                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
928 {
929         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
930 }
931
932 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
933                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
934 {
935         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
936 }
937
938 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
939                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
940                  unsigned long attrs)
941 {
942         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
943         int ret;
944
945         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
946         if (unlikely(ret))
947                 return ret;
948
949         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
950         return 0;
951 }
952
953 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
954         size_t size, enum dma_data_direction dir,
955         void (*op)(const void *, size_t, int))
956 {
957         unsigned long pfn;
958         size_t left = size;
959
960         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
961         offset %= PAGE_SIZE;
962
963         /*
964          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
965          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
966          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
967          * optimized out.
968          */
969         do {
970                 size_t len = left;
971                 void *vaddr;
972
973                 page = pfn_to_page(pfn);
974
975                 if (PageHighMem(page)) {
976                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
977                                 len = PAGE_SIZE - offset;
978
979                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
980                                 vaddr = kmap_atomic(page);
981                                 op(vaddr + offset, len, dir);
982                                 kunmap_atomic(vaddr);
983                         } else {
984                                 vaddr = kmap_high_get(page);
985                                 if (vaddr) {
986                                         op(vaddr + offset, len, dir);
987                                         kunmap_high(page);
988                                 }
989                         }
990                 } else {
991                         vaddr = page_address(page) + offset;
992                         op(vaddr, len, dir);
993                 }
994                 offset = 0;
995                 pfn++;
996                 left -= len;
997         } while (left);
998 }
999
1000 /*
1001  * Make an area consistent for devices.
1002  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
1003  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
1004  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
1005  */
1006 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
1007         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1008 {
1009         phys_addr_t paddr;
1010
1011         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
1012
1013         paddr = page_to_phys(page) + off;
1014         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
1015                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1016         } else {
1017                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
1018         }
1019         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
1020 }
1021
1022 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
1023         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1024 {
1025         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + off;
1026
1027         /* FIXME: non-speculating: not required */
1028         /* in any case, don't bother invalidating if DMA to device */
1029         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
1030                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1031
1032                 dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
1033         }
1034
1035         /*
1036          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
1037          */
1038         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
1039                 unsigned long pfn;
1040                 size_t left = size;
1041
1042                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
1043                 off %= PAGE_SIZE;
1044                 if (off) {
1045                         pfn++;
1046                         left -= PAGE_SIZE - off;
1047                 }
1048                 while (left >= PAGE_SIZE) {
1049                         page = pfn_to_page(pfn++);
1050                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
1051                         left -= PAGE_SIZE;
1052                 }
1053         }
1054 }
1055
1056 /**
1057  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1058  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1059  * @sg: list of buffers
1060  * @nents: number of buffers to map
1061  * @dir: DMA transfer direction
1062  *
1063  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1064  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
1065  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
1066  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
1067  * sg_dma_{address,length}.
1068  *
1069  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
1070  * here.
1071  */
1072 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1073                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1074 {
1075         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1076         struct scatterlist *s;
1077         int i, j;
1078
1079         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1080 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
1081                 s->dma_length = s->length;
1082 #endif
1083                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
1084                                                 s->length, dir, attrs);
1085                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
1086                         goto bad_mapping;
1087         }
1088         return nents;
1089
1090  bad_mapping:
1091         for_each_sg(sg, s, i, j)
1092                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1093         return 0;
1094 }
1095
1096 /**
1097  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1098  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1099  * @sg: list of buffers
1100  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1101  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1102  *
1103  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1104  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1105  */
1106 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1107                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1108 {
1109         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1110         struct scatterlist *s;
1111
1112         int i;
1113
1114         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1115                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1116 }
1117
1118 /**
1119  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
1120  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1121  * @sg: list of buffers
1122  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1123  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1124  */
1125 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1126                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1127 {
1128         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1129         struct scatterlist *s;
1130         int i;
1131
1132         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1133                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1134                                          dir);
1135 }
1136
1137 /**
1138  * arm_dma_sync_sg_for_device
1139  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1140  * @sg: list of buffers
1141  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1142  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1143  */
1144 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1145                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1146 {
1147         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1148         struct scatterlist *s;
1149         int i;
1150
1151         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1152                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1153                                             dir);
1154 }
1155
1156 /*
1157  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
1158  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
1159  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
1160  * to this function.
1161  */
1162 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
1163 {
1164         return __dma_supported(dev, mask, false);
1165 }
1166 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
1167
1168 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
1169
1170 static int __init dma_debug_do_init(void)
1171 {
1172         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
1173         return 0;
1174 }
1175 core_initcall(dma_debug_do_init);
1176
1177 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1178
1179 static int __dma_info_to_prot(enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1180 {
1181         int prot = 0;
1182
1183         if (attrs & DMA_ATTR_PRIVILEGED)
1184                 prot |= IOMMU_PRIV;
1185
1186         switch (dir) {
1187         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1188                 return prot | IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1189         case DMA_TO_DEVICE:
1190                 return prot | IOMMU_READ;
1191         case DMA_FROM_DEVICE:
1192                 return prot | IOMMU_WRITE;
1193         default:
1194                 return prot;
1195         }
1196 }
1197
1198 /* IOMMU */
1199
1200 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping);
1201
1202 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1203                                       size_t size)
1204 {
1205         unsigned int order = get_order(size);
1206         unsigned int align = 0;
1207         unsigned int count, start;
1208         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1209         unsigned long flags;
1210         dma_addr_t iova;
1211         int i;
1212
1213         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1214                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1215
1216         count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1217         align = (1 << order) - 1;
1218
1219         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1220         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++) {
1221                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1222                                 mapping->bits, 0, count, align);
1223
1224                 if (start > mapping->bits)
1225                         continue;
1226
1227                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1228                 break;
1229         }
1230
1231         /*
1232          * No unused range found. Try to extend the existing mapping
1233          * and perform a second attempt to reserve an IO virtual
1234          * address range of size bytes.
1235          */
1236         if (i == mapping->nr_bitmaps) {
1237                 if (extend_iommu_mapping(mapping)) {
1238                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1239                         return DMA_ERROR_CODE;
1240                 }
1241
1242                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1243                                 mapping->bits, 0, count, align);
1244
1245                 if (start > mapping->bits) {
1246                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1247                         return DMA_ERROR_CODE;
1248                 }
1249
1250                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1251         }
1252         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1253
1254         iova = mapping->base + (mapping_size * i);
1255         iova += start << PAGE_SHIFT;
1256
1257         return iova;
1258 }
1259
1260 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1261                                dma_addr_t addr, size_t size)
1262 {
1263         unsigned int start, count;
1264         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1265         unsigned long flags;
1266         dma_addr_t bitmap_base;
1267         u32 bitmap_index;
1268
1269         if (!size)
1270                 return;
1271
1272         bitmap_index = (u32) (addr - mapping->base) / (u32) mapping_size;
1273         BUG_ON(addr < mapping->base || bitmap_index > mapping->extensions);
1274
1275         bitmap_base = mapping->base + mapping_size * bitmap_index;
1276
1277         start = (addr - bitmap_base) >> PAGE_SHIFT;
1278
1279         if (addr + size > bitmap_base + mapping_size) {
1280                 /*
1281                  * The address range to be freed reaches into the iova
1282                  * range of the next bitmap. This should not happen as
1283                  * we don't allow this in __alloc_iova (at the
1284                  * moment).
1285                  */
1286                 BUG();
1287         } else
1288                 count = size >> PAGE_SHIFT;
1289
1290         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1291         bitmap_clear(mapping->bitmaps[bitmap_index], start, count);
1292         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1293 }
1294
1295 /* We'll try 2M, 1M, 64K, and finally 4K; array must end with 0! */
1296 static const int iommu_order_array[] = { 9, 8, 4, 0 };
1297
1298 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1299                                           gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1300                                           int coherent_flag)
1301 {
1302         struct page **pages;
1303         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1304         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1305         int i = 0;
1306         int order_idx = 0;
1307
1308         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1309                 pages = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
1310         else
1311                 pages = vzalloc(array_size);
1312         if (!pages)
1313                 return NULL;
1314
1315         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS)
1316         {
1317                 unsigned long order = get_order(size);
1318                 struct page *page;
1319
1320                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order, gfp);
1321                 if (!page)
1322                         goto error;
1323
1324                 __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
1325
1326                 for (i = 0; i < count; i++)
1327                         pages[i] = page + i;
1328
1329                 return pages;
1330         }
1331
1332         /* Go straight to 4K chunks if caller says it's OK. */
1333         if (attrs & DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES)
1334                 order_idx = ARRAY_SIZE(iommu_order_array) - 1;
1335
1336         /*
1337          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1338          */
1339         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1340
1341         while (count) {
1342                 int j, order;
1343
1344                 order = iommu_order_array[order_idx];
1345
1346                 /* Drop down when we get small */
1347                 if (__fls(count) < order) {
1348                         order_idx++;
1349                         continue;
1350                 }
1351
1352                 if (order) {
1353                         /* See if it's easy to allocate a high-order chunk */
1354                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NORETRY, order);
1355
1356                         /* Go down a notch at first sign of pressure */
1357                         if (!pages[i]) {
1358                                 order_idx++;
1359                                 continue;
1360                         }
1361                 } else {
1362                         pages[i] = alloc_pages(gfp, 0);
1363                         if (!pages[i])
1364                                 goto error;
1365                 }
1366
1367                 if (order) {
1368                         split_page(pages[i], order);
1369                         j = 1 << order;
1370                         while (--j)
1371                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1372                 }
1373
1374                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order, coherent_flag);
1375                 i += 1 << order;
1376                 count -= 1 << order;
1377         }
1378
1379         return pages;
1380 error:
1381         while (i--)
1382                 if (pages[i])
1383                         __free_pages(pages[i], 0);
1384         kvfree(pages);
1385         return NULL;
1386 }
1387
1388 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1389                                size_t size, unsigned long attrs)
1390 {
1391         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1392         int i;
1393
1394         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS) {
1395                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1396         } else {
1397                 for (i = 0; i < count; i++)
1398                         if (pages[i])
1399                                 __free_pages(pages[i], 0);
1400         }
1401
1402         kvfree(pages);
1403         return 0;
1404 }
1405
1406 /*
1407  * Create a CPU mapping for a specified pages
1408  */
1409 static void *
1410 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1411                     const void *caller)
1412 {
1413         return dma_common_pages_remap(pages, size,
1414                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP, prot, caller);
1415 }
1416
1417 /*
1418  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1419  */
1420 static dma_addr_t
1421 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size,
1422                        unsigned long attrs)
1423 {
1424         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1425         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1426         dma_addr_t dma_addr, iova;
1427         int i;
1428
1429         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1430         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1431                 return dma_addr;
1432
1433         iova = dma_addr;
1434         for (i = 0; i < count; ) {
1435                 int ret;
1436
1437                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1438                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1439                 unsigned int len, j;
1440
1441                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1442                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1443                                 break;
1444
1445                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1446                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1447                                 __dma_info_to_prot(DMA_BIDIRECTIONAL, attrs));
1448                 if (ret < 0)
1449                         goto fail;
1450                 iova += len;
1451                 i = j;
1452         }
1453         return dma_addr;
1454 fail:
1455         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1456         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1457         return DMA_ERROR_CODE;
1458 }
1459
1460 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1461 {
1462         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1463
1464         /*
1465          * add optional in-page offset from iova to size and align
1466          * result to page size
1467          */
1468         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1469         iova &= PAGE_MASK;
1470
1471         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1472         __free_iova(mapping, iova, size);
1473         return 0;
1474 }
1475
1476 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1477 {
1478         struct page *page;
1479         phys_addr_t phys;
1480
1481         phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, (unsigned long)addr);
1482         page = phys_to_page(phys);
1483
1484         return (struct page **)page;
1485 }
1486
1487 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, unsigned long attrs)
1488 {
1489         struct vm_struct *area;
1490
1491         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1492                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1493
1494         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1495                 return cpu_addr;
1496
1497         area = find_vm_area(cpu_addr);
1498         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1499                 return area->pages;
1500         return NULL;
1501 }
1502
1503 static void *__iommu_alloc_simple(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
1504                                   dma_addr_t *handle, int coherent_flag,
1505                                   unsigned long attrs)
1506 {
1507         struct page *page;
1508         void *addr;
1509
1510         if (coherent_flag  == COHERENT)
1511                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
1512         else
1513                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1514         if (!addr)
1515                 return NULL;
1516
1517         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size, attrs);
1518         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1519                 goto err_mapping;
1520
1521         return addr;
1522
1523 err_mapping:
1524         __free_from_pool(addr, size);
1525         return NULL;
1526 }
1527
1528 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1529                         dma_addr_t handle, size_t size, int coherent_flag)
1530 {
1531         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1532         if (coherent_flag == COHERENT)
1533                 __dma_free_buffer(virt_to_page(cpu_addr), size);
1534         else
1535                 __free_from_pool(cpu_addr, size);
1536 }
1537
1538 static void *__arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1539             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1540             int coherent_flag)
1541 {
1542         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
1543         struct page **pages;
1544         void *addr = NULL;
1545
1546         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1547         size = PAGE_ALIGN(size);
1548
1549         if (coherent_flag  == COHERENT || !gfpflags_allow_blocking(gfp))
1550                 return __iommu_alloc_simple(dev, size, gfp, handle,
1551                                             coherent_flag, attrs);
1552
1553         /*
1554          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1555          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1556          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1557          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1558          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1559          */
1560         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1561
1562         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs, coherent_flag);
1563         if (!pages)
1564                 return NULL;
1565
1566         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size, attrs);
1567         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1568                 goto err_buffer;
1569
1570         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1571                 return pages;
1572
1573         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1574                                    __builtin_return_address(0));
1575         if (!addr)
1576                 goto err_mapping;
1577
1578         return addr;
1579
1580 err_mapping:
1581         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1582 err_buffer:
1583         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1584         return NULL;
1585 }
1586
1587 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1588             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1589 {
1590         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, NORMAL);
1591 }
1592
1593 static void *arm_coherent_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1594                     dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1595 {
1596         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, COHERENT);
1597 }
1598
1599 static int __arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1600                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1601                     unsigned long attrs)
1602 {
1603         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1604         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1605         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1606         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1607         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
1608
1609         if (!pages)
1610                 return -ENXIO;
1611
1612         if (off >= nr_pages || (usize >> PAGE_SHIFT) > nr_pages - off)
1613                 return -ENXIO;
1614
1615         pages += off;
1616
1617         do {
1618                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1619                 if (ret) {
1620                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1621                         return ret;
1622                 }
1623                 uaddr += PAGE_SIZE;
1624                 usize -= PAGE_SIZE;
1625         } while (usize > 0);
1626
1627         return 0;
1628 }
1629 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1630                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1631                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1632 {
1633         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1634
1635         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1636 }
1637
1638 static int arm_coherent_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1639                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1640                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1641 {
1642         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1643 }
1644
1645 /*
1646  * free a page as defined by the above mapping.
1647  * Must not be called with IRQs disabled.
1648  */
1649 void __arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1650         dma_addr_t handle, unsigned long attrs, int coherent_flag)
1651 {
1652         struct page **pages;
1653         size = PAGE_ALIGN(size);
1654
1655         if (coherent_flag == COHERENT || __in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1656                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size, coherent_flag);
1657                 return;
1658         }
1659
1660         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1661         if (!pages) {
1662                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1663                 return;
1664         }
1665
1666         if ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0) {
1667                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
1668                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
1669         }
1670
1671         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1672         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1673 }
1674
1675 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1676                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1677 {
1678         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, NORMAL);
1679 }
1680
1681 void arm_coherent_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1682                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1683 {
1684         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, COHERENT);
1685 }
1686
1687 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1688                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1689                                  size_t size, unsigned long attrs)
1690 {
1691         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1692         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1693
1694         if (!pages)
1695                 return -ENXIO;
1696
1697         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1698                                          GFP_KERNEL);
1699 }
1700
1701 /*
1702  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1703  */
1704 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1705                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1706                           enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1707                           bool is_coherent)
1708 {
1709         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1710         dma_addr_t iova, iova_base;
1711         int ret = 0;
1712         unsigned int count;
1713         struct scatterlist *s;
1714         int prot;
1715
1716         size = PAGE_ALIGN(size);
1717         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1718
1719         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1720         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1721                 return -ENOMEM;
1722
1723         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1724                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1725                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1726
1727                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1728                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1729
1730                 prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1731
1732                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1733                 if (ret < 0)
1734                         goto fail;
1735                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1736                 iova += len;
1737         }
1738         *handle = iova_base;
1739
1740         return 0;
1741 fail:
1742         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1743         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1744         return ret;
1745 }
1746
1747 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1748                      enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1749                      bool is_coherent)
1750 {
1751         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1752         int i, count = 0;
1753         unsigned int offset = s->offset;
1754         unsigned int size = s->offset + s->length;
1755         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1756
1757         for (i = 1; i < nents; i++) {
1758                 s = sg_next(s);
1759
1760                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1761                 s->dma_length = 0;
1762
1763                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1764                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1765                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1766                                 goto bad_mapping;
1767
1768                         dma->dma_address += offset;
1769                         dma->dma_length = size - offset;
1770
1771                         size = offset = s->offset;
1772                         start = s;
1773                         dma = sg_next(dma);
1774                         count += 1;
1775                 }
1776                 size += s->length;
1777         }
1778         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1779                 is_coherent) < 0)
1780                 goto bad_mapping;
1781
1782         dma->dma_address += offset;
1783         dma->dma_length = size - offset;
1784
1785         return count+1;
1786
1787 bad_mapping:
1788         for_each_sg(sg, s, count, i)
1789                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1790         return 0;
1791 }
1792
1793 /**
1794  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1795  * @dev: valid struct device pointer
1796  * @sg: list of buffers
1797  * @nents: number of buffers to map
1798  * @dir: DMA transfer direction
1799  *
1800  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1801  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1802  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1803  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1804  */
1805 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1806                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1807 {
1808         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1809 }
1810
1811 /**
1812  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1813  * @dev: valid struct device pointer
1814  * @sg: list of buffers
1815  * @nents: number of buffers to map
1816  * @dir: DMA transfer direction
1817  *
1818  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1819  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1820  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1821  * sg_dma_{address,length}.
1822  */
1823 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1824                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1825 {
1826         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1827 }
1828
1829 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1830                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1831                 unsigned long attrs, bool is_coherent)
1832 {
1833         struct scatterlist *s;
1834         int i;
1835
1836         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1837                 if (sg_dma_len(s))
1838                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1839                                                sg_dma_len(s));
1840                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1841                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1842                                               s->length, dir);
1843         }
1844 }
1845
1846 /**
1847  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1848  * @dev: valid struct device pointer
1849  * @sg: list of buffers
1850  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1851  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1852  *
1853  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1854  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1855  */
1856 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1857                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1858                 unsigned long attrs)
1859 {
1860         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1861 }
1862
1863 /**
1864  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1865  * @dev: valid struct device pointer
1866  * @sg: list of buffers
1867  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1868  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1869  *
1870  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1871  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1872  */
1873 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1874                         enum dma_data_direction dir,
1875                         unsigned long attrs)
1876 {
1877         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1878 }
1879
1880 /**
1881  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1882  * @dev: valid struct device pointer
1883  * @sg: list of buffers
1884  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1885  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1886  */
1887 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1888                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1889 {
1890         struct scatterlist *s;
1891         int i;
1892
1893         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1894                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1895
1896 }
1897
1898 /**
1899  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1900  * @dev: valid struct device pointer
1901  * @sg: list of buffers
1902  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1903  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1904  */
1905 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1906                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1907 {
1908         struct scatterlist *s;
1909         int i;
1910
1911         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1912                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1913 }
1914
1915
1916 /**
1917  * arm_coherent_iommu_map_page
1918  * @dev: valid struct device pointer
1919  * @page: page that buffer resides in
1920  * @offset: offset into page for start of buffer
1921  * @size: size of buffer to map
1922  * @dir: DMA transfer direction
1923  *
1924  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1925  */
1926 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1927              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1928              unsigned long attrs)
1929 {
1930         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1931         dma_addr_t dma_addr;
1932         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1933
1934         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1935         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1936                 return dma_addr;
1937
1938         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1939
1940         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1941         if (ret < 0)
1942                 goto fail;
1943
1944         return dma_addr + offset;
1945 fail:
1946         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1947         return DMA_ERROR_CODE;
1948 }
1949
1950 /**
1951  * arm_iommu_map_page
1952  * @dev: valid struct device pointer
1953  * @page: page that buffer resides in
1954  * @offset: offset into page for start of buffer
1955  * @size: size of buffer to map
1956  * @dir: DMA transfer direction
1957  *
1958  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1959  */
1960 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1961              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1962              unsigned long attrs)
1963 {
1964         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1965                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1966
1967         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1968 }
1969
1970 /**
1971  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1972  * @dev: valid struct device pointer
1973  * @handle: DMA address of buffer
1974  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1975  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1976  *
1977  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1978  */
1979 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1980                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1981 {
1982         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1983         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1984         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1985         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1986
1987         if (!iova)
1988                 return;
1989
1990         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1991         __free_iova(mapping, iova, len);
1992 }
1993
1994 /**
1995  * arm_iommu_unmap_page
1996  * @dev: valid struct device pointer
1997  * @handle: DMA address of buffer
1998  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1999  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
2000  *
2001  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
2002  */
2003 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
2004                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2005 {
2006         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2007         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2008         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2009         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2010         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2011
2012         if (!iova)
2013                 return;
2014
2015         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
2016                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2017
2018         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2019         __free_iova(mapping, iova, len);
2020 }
2021
2022 /**
2023  * arm_iommu_map_resource - map a device resource for DMA
2024  * @dev: valid struct device pointer
2025  * @phys_addr: physical address of resource
2026  * @size: size of resource to map
2027  * @dir: DMA transfer direction
2028  */
2029 static dma_addr_t arm_iommu_map_resource(struct device *dev,
2030                 phys_addr_t phys_addr, size_t size,
2031                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2032 {
2033         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2034         dma_addr_t dma_addr;
2035         int ret, prot;
2036         phys_addr_t addr = phys_addr & PAGE_MASK;
2037         unsigned int offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
2038         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2039
2040         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
2041         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
2042                 return dma_addr;
2043
2044         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs) | IOMMU_MMIO;
2045
2046         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, addr, len, prot);
2047         if (ret < 0)
2048                 goto fail;
2049
2050         return dma_addr + offset;
2051 fail:
2052         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
2053         return DMA_ERROR_CODE;
2054 }
2055
2056 /**
2057  * arm_iommu_unmap_resource - unmap a device DMA resource
2058  * @dev: valid struct device pointer
2059  * @dma_handle: DMA address to resource
2060  * @size: size of resource to map
2061  * @dir: DMA transfer direction
2062  */
2063 static void arm_iommu_unmap_resource(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
2064                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
2065                 unsigned long attrs)
2066 {
2067         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2068         dma_addr_t iova = dma_handle & PAGE_MASK;
2069         unsigned int offset = dma_handle & ~PAGE_MASK;
2070         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2071
2072         if (!iova)
2073                 return;
2074
2075         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2076         __free_iova(mapping, iova, len);
2077 }
2078
2079 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
2080                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2081 {
2082         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2083         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2084         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2085         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2086
2087         if (!iova)
2088                 return;
2089
2090         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2091 }
2092
2093 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
2094                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2095 {
2096         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2097         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2098         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2099         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2100
2101         if (!iova)
2102                 return;
2103
2104         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
2105 }
2106
2107 const struct dma_map_ops iommu_ops = {
2108         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
2109         .free           = arm_iommu_free_attrs,
2110         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
2111         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2112
2113         .map_page               = arm_iommu_map_page,
2114         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
2115         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
2116         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
2117
2118         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
2119         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
2120         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
2121         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
2122
2123         .map_resource           = arm_iommu_map_resource,
2124         .unmap_resource         = arm_iommu_unmap_resource,
2125 };
2126
2127 const struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
2128         .alloc          = arm_coherent_iommu_alloc_attrs,
2129         .free           = arm_coherent_iommu_free_attrs,
2130         .mmap           = arm_coherent_iommu_mmap_attrs,
2131         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2132
2133         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
2134         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
2135
2136         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
2137         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
2138
2139         .map_resource   = arm_iommu_map_resource,
2140         .unmap_resource = arm_iommu_unmap_resource,
2141 };
2142
2143 /**
2144  * arm_iommu_create_mapping
2145  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
2146  * @base: start address of the valid IO address space
2147  * @size: maximum size of the valid IO address space
2148  *
2149  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
2150  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
2151  * mapping with IOMMU aware functions.
2152  *
2153  * The client device need to be attached to the mapping with
2154  * arm_iommu_attach_device function.
2155  */
2156 struct dma_iommu_mapping *
2157 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, u64 size)
2158 {
2159         unsigned int bits = size >> PAGE_SHIFT;
2160         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(bits) * sizeof(long);
2161         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2162         int extensions = 1;
2163         int err = -ENOMEM;
2164
2165         /* currently only 32-bit DMA address space is supported */
2166         if (size > DMA_BIT_MASK(32) + 1)
2167                 return ERR_PTR(-ERANGE);
2168
2169         if (!bitmap_size)
2170                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2171
2172         if (bitmap_size > PAGE_SIZE) {
2173                 extensions = bitmap_size / PAGE_SIZE;
2174                 bitmap_size = PAGE_SIZE;
2175         }
2176
2177         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
2178         if (!mapping)
2179                 goto err;
2180
2181         mapping->bitmap_size = bitmap_size;
2182         mapping->bitmaps = kzalloc(extensions * sizeof(unsigned long *),
2183                                 GFP_KERNEL);
2184         if (!mapping->bitmaps)
2185                 goto err2;
2186
2187         mapping->bitmaps[0] = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
2188         if (!mapping->bitmaps[0])
2189                 goto err3;
2190
2191         mapping->nr_bitmaps = 1;
2192         mapping->extensions = extensions;
2193         mapping->base = base;
2194         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
2195
2196         spin_lock_init(&mapping->lock);
2197
2198         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2199         if (!mapping->domain)
2200                 goto err4;
2201
2202         kref_init(&mapping->kref);
2203         return mapping;
2204 err4:
2205         kfree(mapping->bitmaps[0]);
2206 err3:
2207         kfree(mapping->bitmaps);
2208 err2:
2209         kfree(mapping);
2210 err:
2211         return ERR_PTR(err);
2212 }
2213 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
2214
2215 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
2216 {
2217         int i;
2218         struct dma_iommu_mapping *mapping =
2219                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
2220
2221         iommu_domain_free(mapping->domain);
2222         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++)
2223                 kfree(mapping->bitmaps[i]);
2224         kfree(mapping->bitmaps);
2225         kfree(mapping);
2226 }
2227
2228 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2229 {
2230         int next_bitmap;
2231
2232         if (mapping->nr_bitmaps >= mapping->extensions)
2233                 return -EINVAL;
2234
2235         next_bitmap = mapping->nr_bitmaps;
2236         mapping->bitmaps[next_bitmap] = kzalloc(mapping->bitmap_size,
2237                                                 GFP_ATOMIC);
2238         if (!mapping->bitmaps[next_bitmap])
2239                 return -ENOMEM;
2240
2241         mapping->nr_bitmaps++;
2242
2243         return 0;
2244 }
2245
2246 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2247 {
2248         if (mapping)
2249                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2250 }
2251 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
2252
2253 static int __arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2254                                      struct dma_iommu_mapping *mapping)
2255 {
2256         int err;
2257
2258         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
2259         if (err)
2260                 return err;
2261
2262         kref_get(&mapping->kref);
2263         to_dma_iommu_mapping(dev) = mapping;
2264
2265         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
2266         return 0;
2267 }
2268
2269 /**
2270  * arm_iommu_attach_device
2271  * @dev: valid struct device pointer
2272  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
2273  *      arm_iommu_create_mapping)
2274  *
2275  * Attaches specified io address space mapping to the provided device.
2276  * This replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
2277  * IOMMU aware version.
2278  *
2279  * More than one client might be attached to the same io address space
2280  * mapping.
2281  */
2282 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2283                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
2284 {
2285         int err;
2286
2287         err = __arm_iommu_attach_device(dev, mapping);
2288         if (err)
2289                 return err;
2290
2291         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
2292         return 0;
2293 }
2294 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
2295
2296 static void __arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2297 {
2298         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2299
2300         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2301         if (!mapping) {
2302                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
2303                 return;
2304         }
2305
2306         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
2307         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2308         to_dma_iommu_mapping(dev) = NULL;
2309
2310         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
2311 }
2312
2313 /**
2314  * arm_iommu_detach_device
2315  * @dev: valid struct device pointer
2316  *
2317  * Detaches the provided device from a previously attached map.
2318  * This voids the dma operations (dma_map_ops pointer)
2319  */
2320 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2321 {
2322         __arm_iommu_detach_device(dev);
2323         set_dma_ops(dev, NULL);
2324 }
2325 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
2326
2327 static const struct dma_map_ops *arm_get_iommu_dma_map_ops(bool coherent)
2328 {
2329         return coherent ? &iommu_coherent_ops : &iommu_ops;
2330 }
2331
2332 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2333                                     const struct iommu_ops *iommu)
2334 {
2335         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2336
2337         if (!iommu)
2338                 return false;
2339
2340         mapping = arm_iommu_create_mapping(dev->bus, dma_base, size);
2341         if (IS_ERR(mapping)) {
2342                 pr_warn("Failed to create %llu-byte IOMMU mapping for device %s\n",
2343                                 size, dev_name(dev));
2344                 return false;
2345         }
2346
2347         if (__arm_iommu_attach_device(dev, mapping)) {
2348                 pr_warn("Failed to attached device %s to IOMMU_mapping\n",
2349                                 dev_name(dev));
2350                 arm_iommu_release_mapping(mapping);
2351                 return false;
2352         }
2353
2354         return true;
2355 }
2356
2357 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev)
2358 {
2359         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2360
2361         if (!mapping)
2362                 return;
2363
2364         __arm_iommu_detach_device(dev);
2365         arm_iommu_release_mapping(mapping);
2366 }
2367
2368 #else
2369
2370 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2371                                     const struct iommu_ops *iommu)
2372 {
2373         return false;
2374 }
2375
2376 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev) { }
2377
2378 #define arm_get_iommu_dma_map_ops arm_get_dma_map_ops
2379
2380 #endif  /* CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU */
2381
2382 static const struct dma_map_ops *arm_get_dma_map_ops(bool coherent)
2383 {
2384         return coherent ? &arm_coherent_dma_ops : &arm_dma_ops;
2385 }
2386
2387 void arch_setup_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2388                         const struct iommu_ops *iommu, bool coherent)
2389 {
2390         const struct dma_map_ops *dma_ops;
2391
2392         dev->archdata.dma_coherent = coherent;
2393         if (arm_setup_iommu_dma_ops(dev, dma_base, size, iommu))
2394                 dma_ops = arm_get_iommu_dma_map_ops(coherent);
2395         else
2396                 dma_ops = arm_get_dma_map_ops(coherent);
2397
2398         set_dma_ops(dev, dma_ops);
2399 }
2400
2401 void arch_teardown_dma_ops(struct device *dev)
2402 {
2403         arm_teardown_iommu_dma_ops(dev);
2404 }