]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - arch/arm/mm/dma-mapping.c
Merge tag 'driver-core-4.13-rc5' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[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 static int arm_dma_mapping_error(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr)
184 {
185         return dma_addr == ARM_MAPPING_ERROR;
186 }
187
188 const struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
189         .alloc                  = arm_dma_alloc,
190         .free                   = arm_dma_free,
191         .mmap                   = arm_dma_mmap,
192         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
193         .map_page               = arm_dma_map_page,
194         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
195         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
196         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
197         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
198         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
199         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
200         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
201         .mapping_error          = arm_dma_mapping_error,
202         .dma_supported          = arm_dma_supported,
203 };
204 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
205
206 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
207         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs);
208 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
209                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs);
210 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
211                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
212                  unsigned long attrs);
213
214 const struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
215         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
216         .free                   = arm_coherent_dma_free,
217         .mmap                   = arm_coherent_dma_mmap,
218         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
219         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
220         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
221         .mapping_error          = arm_dma_mapping_error,
222         .dma_supported          = arm_dma_supported,
223 };
224 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
225
226 static int __dma_supported(struct device *dev, u64 mask, bool warn)
227 {
228         unsigned long max_dma_pfn;
229
230         /*
231          * If the mask allows for more memory than we can address,
232          * and we actually have that much memory, then we must
233          * indicate that DMA to this device is not supported.
234          */
235         if (sizeof(mask) != sizeof(dma_addr_t) &&
236             mask > (dma_addr_t)~0 &&
237             dma_to_pfn(dev, ~0) < max_pfn - 1) {
238                 if (warn) {
239                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx is larger than dma_addr_t allows\n",
240                                  mask);
241                         dev_warn(dev, "Driver did not use or check the return value from dma_set_coherent_mask()?\n");
242                 }
243                 return 0;
244         }
245
246         max_dma_pfn = min(max_pfn, arm_dma_pfn_limit);
247
248         /*
249          * Translate the device's DMA mask to a PFN limit.  This
250          * PFN number includes the page which we can DMA to.
251          */
252         if (dma_to_pfn(dev, mask) < max_dma_pfn) {
253                 if (warn)
254                         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",
255                                  mask,
256                                  dma_to_pfn(dev, 0), dma_to_pfn(dev, mask) + 1,
257                                  max_dma_pfn + 1);
258                 return 0;
259         }
260
261         return 1;
262 }
263
264 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
265 {
266         u64 mask = (u64)DMA_BIT_MASK(32);
267
268         if (dev) {
269                 mask = dev->coherent_dma_mask;
270
271                 /*
272                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
273                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
274                  */
275                 if (mask == 0) {
276                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
277                         return 0;
278                 }
279
280                 if (!__dma_supported(dev, mask, true))
281                         return 0;
282         }
283
284         return mask;
285 }
286
287 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size, int coherent_flag)
288 {
289         /*
290          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
291          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
292          */
293         if (PageHighMem(page)) {
294                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
295                 phys_addr_t end = base + size;
296                 while (size > 0) {
297                         void *ptr = kmap_atomic(page);
298                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
299                         if (coherent_flag != COHERENT)
300                                 dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
301                         kunmap_atomic(ptr);
302                         page++;
303                         size -= PAGE_SIZE;
304                 }
305                 if (coherent_flag != COHERENT)
306                         outer_flush_range(base, end);
307         } else {
308                 void *ptr = page_address(page);
309                 memset(ptr, 0, size);
310                 if (coherent_flag != COHERENT) {
311                         dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
312                         outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
313                 }
314         }
315 }
316
317 /*
318  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
319  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
320  */
321 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
322                                        gfp_t gfp, int coherent_flag)
323 {
324         unsigned long order = get_order(size);
325         struct page *page, *p, *e;
326
327         page = alloc_pages(gfp, order);
328         if (!page)
329                 return NULL;
330
331         /*
332          * Now split the huge page and free the excess pages
333          */
334         split_page(page, order);
335         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
336                 __free_page(p);
337
338         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
339
340         return page;
341 }
342
343 /*
344  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
345  */
346 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
347 {
348         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
349
350         while (page < e) {
351                 __free_page(page);
352                 page++;
353         }
354 }
355
356 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
357                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
358                                      const void *caller, bool want_vaddr,
359                                      int coherent_flag, gfp_t gfp);
360
361 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
362                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
363                                  const void *caller, bool want_vaddr);
364
365 static void *
366 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
367         const void *caller)
368 {
369         /*
370          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
371          * set VM_USERMAP flags too.
372          */
373         return dma_common_contiguous_remap(page, size,
374                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
375                         prot, caller);
376 }
377
378 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
379 {
380         dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
381                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
382 }
383
384 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
385 static struct gen_pool *atomic_pool;
386
387 static size_t atomic_pool_size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE;
388
389 static int __init early_coherent_pool(char *p)
390 {
391         atomic_pool_size = memparse(p, &p);
392         return 0;
393 }
394 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
395
396 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
397 {
398         /*
399          * Catch any attempt to set the pool size too late.
400          */
401         BUG_ON(atomic_pool);
402
403         /*
404          * Set architecture specific coherent pool size only if
405          * it has not been changed by kernel command line parameter.
406          */
407         if (atomic_pool_size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
408                 atomic_pool_size = size;
409 }
410
411 /*
412  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
413  */
414 static int __init atomic_pool_init(void)
415 {
416         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(PAGE_KERNEL);
417         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
418         struct page *page;
419         void *ptr;
420
421         atomic_pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, -1);
422         if (!atomic_pool)
423                 goto out;
424         /*
425          * The atomic pool is only used for non-coherent allocations
426          * so we must pass NORMAL for coherent_flag.
427          */
428         if (dev_get_cma_area(NULL))
429                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, atomic_pool_size, prot,
430                                       &page, atomic_pool_init, true, NORMAL,
431                                       GFP_KERNEL);
432         else
433                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, atomic_pool_size, gfp, prot,
434                                            &page, atomic_pool_init, true);
435         if (ptr) {
436                 int ret;
437
438                 ret = gen_pool_add_virt(atomic_pool, (unsigned long)ptr,
439                                         page_to_phys(page),
440                                         atomic_pool_size, -1);
441                 if (ret)
442                         goto destroy_genpool;
443
444                 gen_pool_set_algo(atomic_pool,
445                                 gen_pool_first_fit_order_align,
446                                 (void *)PAGE_SHIFT);
447                 pr_info("DMA: preallocated %zu KiB pool for atomic coherent allocations\n",
448                        atomic_pool_size / 1024);
449                 return 0;
450         }
451
452 destroy_genpool:
453         gen_pool_destroy(atomic_pool);
454         atomic_pool = NULL;
455 out:
456         pr_err("DMA: failed to allocate %zu KiB pool for atomic coherent allocation\n",
457                atomic_pool_size / 1024);
458         return -ENOMEM;
459 }
460 /*
461  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
462  */
463 postcore_initcall(atomic_pool_init);
464
465 struct dma_contig_early_reserve {
466         phys_addr_t base;
467         unsigned long size;
468 };
469
470 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
471
472 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
473
474 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
475 {
476         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
477         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
478         dma_mmu_remap_num++;
479 }
480
481 void __init dma_contiguous_remap(void)
482 {
483         int i;
484         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
485                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
486                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
487                 struct map_desc map;
488                 unsigned long addr;
489
490                 if (end > arm_lowmem_limit)
491                         end = arm_lowmem_limit;
492                 if (start >= end)
493                         continue;
494
495                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
496                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
497                 map.length = end - start;
498                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
499
500                 /*
501                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
502                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
503                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
504                  *
505                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
506                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
507                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
508                  */
509                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
510                      addr += PMD_SIZE)
511                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
512
513                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
514                                        __phys_to_virt(end));
515
516                 iotable_init(&map, 1);
517         }
518 }
519
520 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
521                             void *data)
522 {
523         struct page *page = virt_to_page(addr);
524         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
525
526         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
527         return 0;
528 }
529
530 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
531 {
532         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
533         unsigned end = start + size;
534
535         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
536         flush_tlb_kernel_range(start, end);
537 }
538
539 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
540                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
541                                  const void *caller, bool want_vaddr)
542 {
543         struct page *page;
544         void *ptr = NULL;
545         /*
546          * __alloc_remap_buffer is only called when the device is
547          * non-coherent
548          */
549         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, NORMAL);
550         if (!page)
551                 return NULL;
552         if (!want_vaddr)
553                 goto out;
554
555         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
556         if (!ptr) {
557                 __dma_free_buffer(page, size);
558                 return NULL;
559         }
560
561  out:
562         *ret_page = page;
563         return ptr;
564 }
565
566 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
567 {
568         unsigned long val;
569         void *ptr = NULL;
570
571         if (!atomic_pool) {
572                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
573                 return NULL;
574         }
575
576         val = gen_pool_alloc(atomic_pool, size);
577         if (val) {
578                 phys_addr_t phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, val);
579
580                 *ret_page = phys_to_page(phys);
581                 ptr = (void *)val;
582         }
583
584         return ptr;
585 }
586
587 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
588 {
589         return addr_in_gen_pool(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
590 }
591
592 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
593 {
594         if (!__in_atomic_pool(start, size))
595                 return 0;
596
597         gen_pool_free(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
598
599         return 1;
600 }
601
602 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
603                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
604                                      const void *caller, bool want_vaddr,
605                                      int coherent_flag, gfp_t gfp)
606 {
607         unsigned long order = get_order(size);
608         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
609         struct page *page;
610         void *ptr = NULL;
611
612         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order, gfp);
613         if (!page)
614                 return NULL;
615
616         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
617
618         if (!want_vaddr)
619                 goto out;
620
621         if (PageHighMem(page)) {
622                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
623                 if (!ptr) {
624                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
625                         return NULL;
626                 }
627         } else {
628                 __dma_remap(page, size, prot);
629                 ptr = page_address(page);
630         }
631
632  out:
633         *ret_page = page;
634         return ptr;
635 }
636
637 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
638                                    void *cpu_addr, size_t size, bool want_vaddr)
639 {
640         if (want_vaddr) {
641                 if (PageHighMem(page))
642                         __dma_free_remap(cpu_addr, size);
643                 else
644                         __dma_remap(page, size, PAGE_KERNEL);
645         }
646         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
647 }
648
649 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(unsigned long attrs, pgprot_t prot)
650 {
651         prot = (attrs & DMA_ATTR_WRITE_COMBINE) ?
652                         pgprot_writecombine(prot) :
653                         pgprot_dmacoherent(prot);
654         return prot;
655 }
656
657 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
658                                    struct page **ret_page)
659 {
660         struct page *page;
661         /* __alloc_simple_buffer is only called when the device is coherent */
662         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, COHERENT);
663         if (!page)
664                 return NULL;
665
666         *ret_page = page;
667         return page_address(page);
668 }
669
670 static void *simple_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
671                                     struct page **ret_page)
672 {
673         return __alloc_simple_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
674                                      ret_page);
675 }
676
677 static void simple_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
678 {
679         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
680 }
681
682 static struct arm_dma_allocator simple_allocator = {
683         .alloc = simple_allocator_alloc,
684         .free = simple_allocator_free,
685 };
686
687 static void *cma_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
688                                  struct page **ret_page)
689 {
690         return __alloc_from_contiguous(args->dev, args->size, args->prot,
691                                        ret_page, args->caller,
692                                        args->want_vaddr, args->coherent_flag,
693                                        args->gfp);
694 }
695
696 static void cma_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
697 {
698         __free_from_contiguous(args->dev, args->page, args->cpu_addr,
699                                args->size, args->want_vaddr);
700 }
701
702 static struct arm_dma_allocator cma_allocator = {
703         .alloc = cma_allocator_alloc,
704         .free = cma_allocator_free,
705 };
706
707 static void *pool_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
708                                   struct page **ret_page)
709 {
710         return __alloc_from_pool(args->size, ret_page);
711 }
712
713 static void pool_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
714 {
715         __free_from_pool(args->cpu_addr, args->size);
716 }
717
718 static struct arm_dma_allocator pool_allocator = {
719         .alloc = pool_allocator_alloc,
720         .free = pool_allocator_free,
721 };
722
723 static void *remap_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
724                                    struct page **ret_page)
725 {
726         return __alloc_remap_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
727                                     args->prot, ret_page, args->caller,
728                                     args->want_vaddr);
729 }
730
731 static void remap_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
732 {
733         if (args->want_vaddr)
734                 __dma_free_remap(args->cpu_addr, args->size);
735
736         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
737 }
738
739 static struct arm_dma_allocator remap_allocator = {
740         .alloc = remap_allocator_alloc,
741         .free = remap_allocator_free,
742 };
743
744 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
745                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent,
746                          unsigned long attrs, const void *caller)
747 {
748         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
749         struct page *page = NULL;
750         void *addr;
751         bool allowblock, cma;
752         struct arm_dma_buffer *buf;
753         struct arm_dma_alloc_args args = {
754                 .dev = dev,
755                 .size = PAGE_ALIGN(size),
756                 .gfp = gfp,
757                 .prot = prot,
758                 .caller = caller,
759                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
760                 .coherent_flag = is_coherent ? COHERENT : NORMAL,
761         };
762
763 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
764         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
765         if (limit && size >= limit) {
766                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
767                         size, mask);
768                 return NULL;
769         }
770 #endif
771
772         if (!mask)
773                 return NULL;
774
775         buf = kzalloc(sizeof(*buf),
776                       gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_DMA32 | __GFP_HIGHMEM));
777         if (!buf)
778                 return NULL;
779
780         if (mask < 0xffffffffULL)
781                 gfp |= GFP_DMA;
782
783         /*
784          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
785          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
786          * handle them.  The real problem is that this flag probably
787          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
788          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
789          */
790         gfp &= ~(__GFP_COMP);
791         args.gfp = gfp;
792
793         *handle = ARM_MAPPING_ERROR;
794         allowblock = gfpflags_allow_blocking(gfp);
795         cma = allowblock ? dev_get_cma_area(dev) : false;
796
797         if (cma)
798                 buf->allocator = &cma_allocator;
799         else if (is_coherent)
800                 buf->allocator = &simple_allocator;
801         else if (allowblock)
802                 buf->allocator = &remap_allocator;
803         else
804                 buf->allocator = &pool_allocator;
805
806         addr = buf->allocator->alloc(&args, &page);
807
808         if (page) {
809                 unsigned long flags;
810
811                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
812                 buf->virt = args.want_vaddr ? addr : page;
813
814                 spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
815                 list_add(&buf->list, &arm_dma_bufs);
816                 spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
817         } else {
818                 kfree(buf);
819         }
820
821         return args.want_vaddr ? addr : page;
822 }
823
824 /*
825  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
826  * virtual and bus address for that space.
827  */
828 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
829                     gfp_t gfp, unsigned long attrs)
830 {
831         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
832
833         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
834                            attrs, __builtin_return_address(0));
835 }
836
837 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
838         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
839 {
840         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, PAGE_KERNEL, true,
841                            attrs, __builtin_return_address(0));
842 }
843
844 static int __arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
845                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
846                  unsigned long attrs)
847 {
848         int ret;
849         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
850         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
851         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
852         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
853
854         if (dma_mmap_from_dev_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
855                 return ret;
856
857         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
858                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
859                                       pfn + off,
860                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
861                                       vma->vm_page_prot);
862         }
863
864         return ret;
865 }
866
867 /*
868  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
869  */
870 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
871                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
872                  unsigned long attrs)
873 {
874         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
875 }
876
877 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
878                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
879                  unsigned long attrs)
880 {
881         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
882         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
883 }
884
885 /*
886  * Free a buffer as defined by the above mapping.
887  */
888 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
889                            dma_addr_t handle, unsigned long attrs,
890                            bool is_coherent)
891 {
892         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
893         struct arm_dma_buffer *buf;
894         struct arm_dma_free_args args = {
895                 .dev = dev,
896                 .size = PAGE_ALIGN(size),
897                 .cpu_addr = cpu_addr,
898                 .page = page,
899                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
900         };
901
902         buf = arm_dma_buffer_find(cpu_addr);
903         if (WARN(!buf, "Freeing invalid buffer %p\n", cpu_addr))
904                 return;
905
906         buf->allocator->free(&args);
907         kfree(buf);
908 }
909
910 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
911                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
912 {
913         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
914 }
915
916 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
917                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
918 {
919         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
920 }
921
922 /*
923  * The whole dma_get_sgtable() idea is fundamentally unsafe - it seems
924  * that the intention is to allow exporting memory allocated via the
925  * coherent DMA APIs through the dma_buf API, which only accepts a
926  * scattertable.  This presents a couple of problems:
927  * 1. Not all memory allocated via the coherent DMA APIs is backed by
928  *    a struct page
929  * 2. Passing coherent DMA memory into the streaming APIs is not allowed
930  *    as we will try to flush the memory through a different alias to that
931  *    actually being used (and the flushes are redundant.)
932  */
933 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
934                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
935                  unsigned long attrs)
936 {
937         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, handle);
938         struct page *page;
939         int ret;
940
941         /* If the PFN is not valid, we do not have a struct page */
942         if (!pfn_valid(pfn))
943                 return -ENXIO;
944
945         page = pfn_to_page(pfn);
946
947         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
948         if (unlikely(ret))
949                 return ret;
950
951         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
952         return 0;
953 }
954
955 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
956         size_t size, enum dma_data_direction dir,
957         void (*op)(const void *, size_t, int))
958 {
959         unsigned long pfn;
960         size_t left = size;
961
962         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
963         offset %= PAGE_SIZE;
964
965         /*
966          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
967          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
968          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
969          * optimized out.
970          */
971         do {
972                 size_t len = left;
973                 void *vaddr;
974
975                 page = pfn_to_page(pfn);
976
977                 if (PageHighMem(page)) {
978                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
979                                 len = PAGE_SIZE - offset;
980
981                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
982                                 vaddr = kmap_atomic(page);
983                                 op(vaddr + offset, len, dir);
984                                 kunmap_atomic(vaddr);
985                         } else {
986                                 vaddr = kmap_high_get(page);
987                                 if (vaddr) {
988                                         op(vaddr + offset, len, dir);
989                                         kunmap_high(page);
990                                 }
991                         }
992                 } else {
993                         vaddr = page_address(page) + offset;
994                         op(vaddr, len, dir);
995                 }
996                 offset = 0;
997                 pfn++;
998                 left -= len;
999         } while (left);
1000 }
1001
1002 /*
1003  * Make an area consistent for devices.
1004  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
1005  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
1006  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
1007  */
1008 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
1009         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1010 {
1011         phys_addr_t paddr;
1012
1013         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
1014
1015         paddr = page_to_phys(page) + off;
1016         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
1017                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1018         } else {
1019                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
1020         }
1021         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
1022 }
1023
1024 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
1025         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1026 {
1027         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + off;
1028
1029         /* FIXME: non-speculating: not required */
1030         /* in any case, don't bother invalidating if DMA to device */
1031         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
1032                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1033
1034                 dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
1035         }
1036
1037         /*
1038          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
1039          */
1040         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
1041                 unsigned long pfn;
1042                 size_t left = size;
1043
1044                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
1045                 off %= PAGE_SIZE;
1046                 if (off) {
1047                         pfn++;
1048                         left -= PAGE_SIZE - off;
1049                 }
1050                 while (left >= PAGE_SIZE) {
1051                         page = pfn_to_page(pfn++);
1052                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
1053                         left -= PAGE_SIZE;
1054                 }
1055         }
1056 }
1057
1058 /**
1059  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1060  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1061  * @sg: list of buffers
1062  * @nents: number of buffers to map
1063  * @dir: DMA transfer direction
1064  *
1065  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1066  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
1067  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
1068  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
1069  * sg_dma_{address,length}.
1070  *
1071  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
1072  * here.
1073  */
1074 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1075                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1076 {
1077         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1078         struct scatterlist *s;
1079         int i, j;
1080
1081         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1082 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
1083                 s->dma_length = s->length;
1084 #endif
1085                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
1086                                                 s->length, dir, attrs);
1087                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
1088                         goto bad_mapping;
1089         }
1090         return nents;
1091
1092  bad_mapping:
1093         for_each_sg(sg, s, i, j)
1094                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1095         return 0;
1096 }
1097
1098 /**
1099  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1100  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1101  * @sg: list of buffers
1102  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1103  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1104  *
1105  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1106  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1107  */
1108 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1109                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1110 {
1111         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1112         struct scatterlist *s;
1113
1114         int i;
1115
1116         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1117                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1118 }
1119
1120 /**
1121  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
1122  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1123  * @sg: list of buffers
1124  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1125  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1126  */
1127 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1128                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1129 {
1130         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1131         struct scatterlist *s;
1132         int i;
1133
1134         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1135                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1136                                          dir);
1137 }
1138
1139 /**
1140  * arm_dma_sync_sg_for_device
1141  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1142  * @sg: list of buffers
1143  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1144  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1145  */
1146 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1147                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1148 {
1149         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1150         struct scatterlist *s;
1151         int i;
1152
1153         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1154                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1155                                             dir);
1156 }
1157
1158 /*
1159  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
1160  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
1161  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
1162  * to this function.
1163  */
1164 int arm_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
1165 {
1166         return __dma_supported(dev, mask, false);
1167 }
1168
1169 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
1170
1171 static int __init dma_debug_do_init(void)
1172 {
1173         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
1174         return 0;
1175 }
1176 core_initcall(dma_debug_do_init);
1177
1178 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1179
1180 static int __dma_info_to_prot(enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1181 {
1182         int prot = 0;
1183
1184         if (attrs & DMA_ATTR_PRIVILEGED)
1185                 prot |= IOMMU_PRIV;
1186
1187         switch (dir) {
1188         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1189                 return prot | IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1190         case DMA_TO_DEVICE:
1191                 return prot | IOMMU_READ;
1192         case DMA_FROM_DEVICE:
1193                 return prot | IOMMU_WRITE;
1194         default:
1195                 return prot;
1196         }
1197 }
1198
1199 /* IOMMU */
1200
1201 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping);
1202
1203 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1204                                       size_t size)
1205 {
1206         unsigned int order = get_order(size);
1207         unsigned int align = 0;
1208         unsigned int count, start;
1209         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1210         unsigned long flags;
1211         dma_addr_t iova;
1212         int i;
1213
1214         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1215                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1216
1217         count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1218         align = (1 << order) - 1;
1219
1220         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1221         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++) {
1222                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1223                                 mapping->bits, 0, count, align);
1224
1225                 if (start > mapping->bits)
1226                         continue;
1227
1228                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1229                 break;
1230         }
1231
1232         /*
1233          * No unused range found. Try to extend the existing mapping
1234          * and perform a second attempt to reserve an IO virtual
1235          * address range of size bytes.
1236          */
1237         if (i == mapping->nr_bitmaps) {
1238                 if (extend_iommu_mapping(mapping)) {
1239                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1240                         return ARM_MAPPING_ERROR;
1241                 }
1242
1243                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1244                                 mapping->bits, 0, count, align);
1245
1246                 if (start > mapping->bits) {
1247                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1248                         return ARM_MAPPING_ERROR;
1249                 }
1250
1251                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1252         }
1253         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1254
1255         iova = mapping->base + (mapping_size * i);
1256         iova += start << PAGE_SHIFT;
1257
1258         return iova;
1259 }
1260
1261 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1262                                dma_addr_t addr, size_t size)
1263 {
1264         unsigned int start, count;
1265         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1266         unsigned long flags;
1267         dma_addr_t bitmap_base;
1268         u32 bitmap_index;
1269
1270         if (!size)
1271                 return;
1272
1273         bitmap_index = (u32) (addr - mapping->base) / (u32) mapping_size;
1274         BUG_ON(addr < mapping->base || bitmap_index > mapping->extensions);
1275
1276         bitmap_base = mapping->base + mapping_size * bitmap_index;
1277
1278         start = (addr - bitmap_base) >> PAGE_SHIFT;
1279
1280         if (addr + size > bitmap_base + mapping_size) {
1281                 /*
1282                  * The address range to be freed reaches into the iova
1283                  * range of the next bitmap. This should not happen as
1284                  * we don't allow this in __alloc_iova (at the
1285                  * moment).
1286                  */
1287                 BUG();
1288         } else
1289                 count = size >> PAGE_SHIFT;
1290
1291         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1292         bitmap_clear(mapping->bitmaps[bitmap_index], start, count);
1293         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1294 }
1295
1296 /* We'll try 2M, 1M, 64K, and finally 4K; array must end with 0! */
1297 static const int iommu_order_array[] = { 9, 8, 4, 0 };
1298
1299 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1300                                           gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1301                                           int coherent_flag)
1302 {
1303         struct page **pages;
1304         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1305         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1306         int i = 0;
1307         int order_idx = 0;
1308
1309         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1310                 pages = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
1311         else
1312                 pages = vzalloc(array_size);
1313         if (!pages)
1314                 return NULL;
1315
1316         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS)
1317         {
1318                 unsigned long order = get_order(size);
1319                 struct page *page;
1320
1321                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order, gfp);
1322                 if (!page)
1323                         goto error;
1324
1325                 __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
1326
1327                 for (i = 0; i < count; i++)
1328                         pages[i] = page + i;
1329
1330                 return pages;
1331         }
1332
1333         /* Go straight to 4K chunks if caller says it's OK. */
1334         if (attrs & DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES)
1335                 order_idx = ARRAY_SIZE(iommu_order_array) - 1;
1336
1337         /*
1338          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1339          */
1340         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1341
1342         while (count) {
1343                 int j, order;
1344
1345                 order = iommu_order_array[order_idx];
1346
1347                 /* Drop down when we get small */
1348                 if (__fls(count) < order) {
1349                         order_idx++;
1350                         continue;
1351                 }
1352
1353                 if (order) {
1354                         /* See if it's easy to allocate a high-order chunk */
1355                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NORETRY, order);
1356
1357                         /* Go down a notch at first sign of pressure */
1358                         if (!pages[i]) {
1359                                 order_idx++;
1360                                 continue;
1361                         }
1362                 } else {
1363                         pages[i] = alloc_pages(gfp, 0);
1364                         if (!pages[i])
1365                                 goto error;
1366                 }
1367
1368                 if (order) {
1369                         split_page(pages[i], order);
1370                         j = 1 << order;
1371                         while (--j)
1372                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1373                 }
1374
1375                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order, coherent_flag);
1376                 i += 1 << order;
1377                 count -= 1 << order;
1378         }
1379
1380         return pages;
1381 error:
1382         while (i--)
1383                 if (pages[i])
1384                         __free_pages(pages[i], 0);
1385         kvfree(pages);
1386         return NULL;
1387 }
1388
1389 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1390                                size_t size, unsigned long attrs)
1391 {
1392         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1393         int i;
1394
1395         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS) {
1396                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1397         } else {
1398                 for (i = 0; i < count; i++)
1399                         if (pages[i])
1400                                 __free_pages(pages[i], 0);
1401         }
1402
1403         kvfree(pages);
1404         return 0;
1405 }
1406
1407 /*
1408  * Create a CPU mapping for a specified pages
1409  */
1410 static void *
1411 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1412                     const void *caller)
1413 {
1414         return dma_common_pages_remap(pages, size,
1415                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP, prot, caller);
1416 }
1417
1418 /*
1419  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1420  */
1421 static dma_addr_t
1422 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size,
1423                        unsigned long attrs)
1424 {
1425         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1426         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1427         dma_addr_t dma_addr, iova;
1428         int i;
1429
1430         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1431         if (dma_addr == ARM_MAPPING_ERROR)
1432                 return dma_addr;
1433
1434         iova = dma_addr;
1435         for (i = 0; i < count; ) {
1436                 int ret;
1437
1438                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1439                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1440                 unsigned int len, j;
1441
1442                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1443                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1444                                 break;
1445
1446                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1447                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1448                                 __dma_info_to_prot(DMA_BIDIRECTIONAL, attrs));
1449                 if (ret < 0)
1450                         goto fail;
1451                 iova += len;
1452                 i = j;
1453         }
1454         return dma_addr;
1455 fail:
1456         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1457         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1458         return ARM_MAPPING_ERROR;
1459 }
1460
1461 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1462 {
1463         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1464
1465         /*
1466          * add optional in-page offset from iova to size and align
1467          * result to page size
1468          */
1469         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1470         iova &= PAGE_MASK;
1471
1472         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1473         __free_iova(mapping, iova, size);
1474         return 0;
1475 }
1476
1477 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1478 {
1479         struct page *page;
1480         phys_addr_t phys;
1481
1482         phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, (unsigned long)addr);
1483         page = phys_to_page(phys);
1484
1485         return (struct page **)page;
1486 }
1487
1488 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, unsigned long attrs)
1489 {
1490         struct vm_struct *area;
1491
1492         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1493                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1494
1495         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1496                 return cpu_addr;
1497
1498         area = find_vm_area(cpu_addr);
1499         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1500                 return area->pages;
1501         return NULL;
1502 }
1503
1504 static void *__iommu_alloc_simple(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
1505                                   dma_addr_t *handle, int coherent_flag,
1506                                   unsigned long attrs)
1507 {
1508         struct page *page;
1509         void *addr;
1510
1511         if (coherent_flag  == COHERENT)
1512                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
1513         else
1514                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1515         if (!addr)
1516                 return NULL;
1517
1518         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size, attrs);
1519         if (*handle == ARM_MAPPING_ERROR)
1520                 goto err_mapping;
1521
1522         return addr;
1523
1524 err_mapping:
1525         __free_from_pool(addr, size);
1526         return NULL;
1527 }
1528
1529 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1530                         dma_addr_t handle, size_t size, int coherent_flag)
1531 {
1532         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1533         if (coherent_flag == COHERENT)
1534                 __dma_free_buffer(virt_to_page(cpu_addr), size);
1535         else
1536                 __free_from_pool(cpu_addr, size);
1537 }
1538
1539 static void *__arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1540             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1541             int coherent_flag)
1542 {
1543         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
1544         struct page **pages;
1545         void *addr = NULL;
1546
1547         *handle = ARM_MAPPING_ERROR;
1548         size = PAGE_ALIGN(size);
1549
1550         if (coherent_flag  == COHERENT || !gfpflags_allow_blocking(gfp))
1551                 return __iommu_alloc_simple(dev, size, gfp, handle,
1552                                             coherent_flag, attrs);
1553
1554         /*
1555          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1556          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1557          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1558          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1559          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1560          */
1561         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1562
1563         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs, coherent_flag);
1564         if (!pages)
1565                 return NULL;
1566
1567         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size, attrs);
1568         if (*handle == ARM_MAPPING_ERROR)
1569                 goto err_buffer;
1570
1571         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1572                 return pages;
1573
1574         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1575                                    __builtin_return_address(0));
1576         if (!addr)
1577                 goto err_mapping;
1578
1579         return addr;
1580
1581 err_mapping:
1582         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1583 err_buffer:
1584         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1585         return NULL;
1586 }
1587
1588 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1589             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1590 {
1591         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, NORMAL);
1592 }
1593
1594 static void *arm_coherent_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1595                     dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1596 {
1597         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, COHERENT);
1598 }
1599
1600 static int __arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1601                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1602                     unsigned long attrs)
1603 {
1604         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1605         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1606         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1607         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1608         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
1609
1610         if (!pages)
1611                 return -ENXIO;
1612
1613         if (off >= nr_pages || (usize >> PAGE_SHIFT) > nr_pages - off)
1614                 return -ENXIO;
1615
1616         pages += off;
1617
1618         do {
1619                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1620                 if (ret) {
1621                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1622                         return ret;
1623                 }
1624                 uaddr += PAGE_SIZE;
1625                 usize -= PAGE_SIZE;
1626         } while (usize > 0);
1627
1628         return 0;
1629 }
1630 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1631                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1632                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1633 {
1634         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1635
1636         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1637 }
1638
1639 static int arm_coherent_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1640                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1641                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1642 {
1643         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1644 }
1645
1646 /*
1647  * free a page as defined by the above mapping.
1648  * Must not be called with IRQs disabled.
1649  */
1650 void __arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1651         dma_addr_t handle, unsigned long attrs, int coherent_flag)
1652 {
1653         struct page **pages;
1654         size = PAGE_ALIGN(size);
1655
1656         if (coherent_flag == COHERENT || __in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1657                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size, coherent_flag);
1658                 return;
1659         }
1660
1661         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1662         if (!pages) {
1663                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1664                 return;
1665         }
1666
1667         if ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0) {
1668                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
1669                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
1670         }
1671
1672         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1673         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1674 }
1675
1676 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1677                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1678 {
1679         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, NORMAL);
1680 }
1681
1682 void arm_coherent_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1683                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1684 {
1685         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, COHERENT);
1686 }
1687
1688 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1689                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1690                                  size_t size, unsigned long attrs)
1691 {
1692         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1693         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1694
1695         if (!pages)
1696                 return -ENXIO;
1697
1698         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1699                                          GFP_KERNEL);
1700 }
1701
1702 /*
1703  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1704  */
1705 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1706                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1707                           enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1708                           bool is_coherent)
1709 {
1710         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1711         dma_addr_t iova, iova_base;
1712         int ret = 0;
1713         unsigned int count;
1714         struct scatterlist *s;
1715         int prot;
1716
1717         size = PAGE_ALIGN(size);
1718         *handle = ARM_MAPPING_ERROR;
1719
1720         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1721         if (iova == ARM_MAPPING_ERROR)
1722                 return -ENOMEM;
1723
1724         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1725                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1726                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1727
1728                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1729                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1730
1731                 prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1732
1733                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1734                 if (ret < 0)
1735                         goto fail;
1736                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1737                 iova += len;
1738         }
1739         *handle = iova_base;
1740
1741         return 0;
1742 fail:
1743         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1744         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1745         return ret;
1746 }
1747
1748 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1749                      enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1750                      bool is_coherent)
1751 {
1752         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1753         int i, count = 0;
1754         unsigned int offset = s->offset;
1755         unsigned int size = s->offset + s->length;
1756         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1757
1758         for (i = 1; i < nents; i++) {
1759                 s = sg_next(s);
1760
1761                 s->dma_address = ARM_MAPPING_ERROR;
1762                 s->dma_length = 0;
1763
1764                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1765                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1766                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1767                                 goto bad_mapping;
1768
1769                         dma->dma_address += offset;
1770                         dma->dma_length = size - offset;
1771
1772                         size = offset = s->offset;
1773                         start = s;
1774                         dma = sg_next(dma);
1775                         count += 1;
1776                 }
1777                 size += s->length;
1778         }
1779         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1780                 is_coherent) < 0)
1781                 goto bad_mapping;
1782
1783         dma->dma_address += offset;
1784         dma->dma_length = size - offset;
1785
1786         return count+1;
1787
1788 bad_mapping:
1789         for_each_sg(sg, s, count, i)
1790                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1791         return 0;
1792 }
1793
1794 /**
1795  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1796  * @dev: valid struct device pointer
1797  * @sg: list of buffers
1798  * @nents: number of buffers to map
1799  * @dir: DMA transfer direction
1800  *
1801  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1802  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1803  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1804  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1805  */
1806 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1807                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1808 {
1809         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1810 }
1811
1812 /**
1813  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1814  * @dev: valid struct device pointer
1815  * @sg: list of buffers
1816  * @nents: number of buffers to map
1817  * @dir: DMA transfer direction
1818  *
1819  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1820  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1821  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1822  * sg_dma_{address,length}.
1823  */
1824 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1825                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1826 {
1827         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1828 }
1829
1830 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1831                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1832                 unsigned long attrs, bool is_coherent)
1833 {
1834         struct scatterlist *s;
1835         int i;
1836
1837         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1838                 if (sg_dma_len(s))
1839                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1840                                                sg_dma_len(s));
1841                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1842                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1843                                               s->length, dir);
1844         }
1845 }
1846
1847 /**
1848  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1849  * @dev: valid struct device pointer
1850  * @sg: list of buffers
1851  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1852  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1853  *
1854  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1855  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1856  */
1857 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1858                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1859                 unsigned long attrs)
1860 {
1861         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1862 }
1863
1864 /**
1865  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1866  * @dev: valid struct device pointer
1867  * @sg: list of buffers
1868  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1869  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1870  *
1871  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1872  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1873  */
1874 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1875                         enum dma_data_direction dir,
1876                         unsigned long attrs)
1877 {
1878         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1879 }
1880
1881 /**
1882  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1883  * @dev: valid struct device pointer
1884  * @sg: list of buffers
1885  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1886  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1887  */
1888 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1889                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1890 {
1891         struct scatterlist *s;
1892         int i;
1893
1894         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1895                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1896
1897 }
1898
1899 /**
1900  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1901  * @dev: valid struct device pointer
1902  * @sg: list of buffers
1903  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1904  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1905  */
1906 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1907                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1908 {
1909         struct scatterlist *s;
1910         int i;
1911
1912         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1913                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1914 }
1915
1916
1917 /**
1918  * arm_coherent_iommu_map_page
1919  * @dev: valid struct device pointer
1920  * @page: page that buffer resides in
1921  * @offset: offset into page for start of buffer
1922  * @size: size of buffer to map
1923  * @dir: DMA transfer direction
1924  *
1925  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1926  */
1927 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1928              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1929              unsigned long attrs)
1930 {
1931         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1932         dma_addr_t dma_addr;
1933         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1934
1935         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1936         if (dma_addr == ARM_MAPPING_ERROR)
1937                 return dma_addr;
1938
1939         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1940
1941         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1942         if (ret < 0)
1943                 goto fail;
1944
1945         return dma_addr + offset;
1946 fail:
1947         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1948         return ARM_MAPPING_ERROR;
1949 }
1950
1951 /**
1952  * arm_iommu_map_page
1953  * @dev: valid struct device pointer
1954  * @page: page that buffer resides in
1955  * @offset: offset into page for start of buffer
1956  * @size: size of buffer to map
1957  * @dir: DMA transfer direction
1958  *
1959  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1960  */
1961 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1962              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1963              unsigned long attrs)
1964 {
1965         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1966                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1967
1968         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1969 }
1970
1971 /**
1972  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1973  * @dev: valid struct device pointer
1974  * @handle: DMA address of buffer
1975  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1976  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1977  *
1978  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1979  */
1980 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1981                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1982 {
1983         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1984         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1985         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1986         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1987
1988         if (!iova)
1989                 return;
1990
1991         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1992         __free_iova(mapping, iova, len);
1993 }
1994
1995 /**
1996  * arm_iommu_unmap_page
1997  * @dev: valid struct device pointer
1998  * @handle: DMA address of buffer
1999  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
2000  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
2001  *
2002  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
2003  */
2004 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
2005                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2006 {
2007         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2008         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2009         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2010         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2011         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2012
2013         if (!iova)
2014                 return;
2015
2016         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
2017                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2018
2019         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2020         __free_iova(mapping, iova, len);
2021 }
2022
2023 /**
2024  * arm_iommu_map_resource - map a device resource for DMA
2025  * @dev: valid struct device pointer
2026  * @phys_addr: physical address of resource
2027  * @size: size of resource to map
2028  * @dir: DMA transfer direction
2029  */
2030 static dma_addr_t arm_iommu_map_resource(struct device *dev,
2031                 phys_addr_t phys_addr, size_t size,
2032                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2033 {
2034         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2035         dma_addr_t dma_addr;
2036         int ret, prot;
2037         phys_addr_t addr = phys_addr & PAGE_MASK;
2038         unsigned int offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
2039         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2040
2041         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
2042         if (dma_addr == ARM_MAPPING_ERROR)
2043                 return dma_addr;
2044
2045         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs) | IOMMU_MMIO;
2046
2047         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, addr, len, prot);
2048         if (ret < 0)
2049                 goto fail;
2050
2051         return dma_addr + offset;
2052 fail:
2053         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
2054         return ARM_MAPPING_ERROR;
2055 }
2056
2057 /**
2058  * arm_iommu_unmap_resource - unmap a device DMA resource
2059  * @dev: valid struct device pointer
2060  * @dma_handle: DMA address to resource
2061  * @size: size of resource to map
2062  * @dir: DMA transfer direction
2063  */
2064 static void arm_iommu_unmap_resource(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
2065                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
2066                 unsigned long attrs)
2067 {
2068         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2069         dma_addr_t iova = dma_handle & PAGE_MASK;
2070         unsigned int offset = dma_handle & ~PAGE_MASK;
2071         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2072
2073         if (!iova)
2074                 return;
2075
2076         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2077         __free_iova(mapping, iova, len);
2078 }
2079
2080 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
2081                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2082 {
2083         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2084         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2085         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2086         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2087
2088         if (!iova)
2089                 return;
2090
2091         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2092 }
2093
2094 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
2095                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2096 {
2097         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2098         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2099         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2100         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2101
2102         if (!iova)
2103                 return;
2104
2105         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
2106 }
2107
2108 const struct dma_map_ops iommu_ops = {
2109         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
2110         .free           = arm_iommu_free_attrs,
2111         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
2112         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2113
2114         .map_page               = arm_iommu_map_page,
2115         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
2116         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
2117         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
2118
2119         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
2120         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
2121         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
2122         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
2123
2124         .map_resource           = arm_iommu_map_resource,
2125         .unmap_resource         = arm_iommu_unmap_resource,
2126
2127         .mapping_error          = arm_dma_mapping_error,
2128         .dma_supported          = arm_dma_supported,
2129 };
2130
2131 const struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
2132         .alloc          = arm_coherent_iommu_alloc_attrs,
2133         .free           = arm_coherent_iommu_free_attrs,
2134         .mmap           = arm_coherent_iommu_mmap_attrs,
2135         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2136
2137         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
2138         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
2139
2140         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
2141         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
2142
2143         .map_resource   = arm_iommu_map_resource,
2144         .unmap_resource = arm_iommu_unmap_resource,
2145
2146         .mapping_error          = arm_dma_mapping_error,
2147         .dma_supported          = arm_dma_supported,
2148 };
2149
2150 /**
2151  * arm_iommu_create_mapping
2152  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
2153  * @base: start address of the valid IO address space
2154  * @size: maximum size of the valid IO address space
2155  *
2156  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
2157  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
2158  * mapping with IOMMU aware functions.
2159  *
2160  * The client device need to be attached to the mapping with
2161  * arm_iommu_attach_device function.
2162  */
2163 struct dma_iommu_mapping *
2164 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, u64 size)
2165 {
2166         unsigned int bits = size >> PAGE_SHIFT;
2167         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(bits) * sizeof(long);
2168         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2169         int extensions = 1;
2170         int err = -ENOMEM;
2171
2172         /* currently only 32-bit DMA address space is supported */
2173         if (size > DMA_BIT_MASK(32) + 1)
2174                 return ERR_PTR(-ERANGE);
2175
2176         if (!bitmap_size)
2177                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2178
2179         if (bitmap_size > PAGE_SIZE) {
2180                 extensions = bitmap_size / PAGE_SIZE;
2181                 bitmap_size = PAGE_SIZE;
2182         }
2183
2184         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
2185         if (!mapping)
2186                 goto err;
2187
2188         mapping->bitmap_size = bitmap_size;
2189         mapping->bitmaps = kzalloc(extensions * sizeof(unsigned long *),
2190                                 GFP_KERNEL);
2191         if (!mapping->bitmaps)
2192                 goto err2;
2193
2194         mapping->bitmaps[0] = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
2195         if (!mapping->bitmaps[0])
2196                 goto err3;
2197
2198         mapping->nr_bitmaps = 1;
2199         mapping->extensions = extensions;
2200         mapping->base = base;
2201         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
2202
2203         spin_lock_init(&mapping->lock);
2204
2205         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2206         if (!mapping->domain)
2207                 goto err4;
2208
2209         kref_init(&mapping->kref);
2210         return mapping;
2211 err4:
2212         kfree(mapping->bitmaps[0]);
2213 err3:
2214         kfree(mapping->bitmaps);
2215 err2:
2216         kfree(mapping);
2217 err:
2218         return ERR_PTR(err);
2219 }
2220 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
2221
2222 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
2223 {
2224         int i;
2225         struct dma_iommu_mapping *mapping =
2226                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
2227
2228         iommu_domain_free(mapping->domain);
2229         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++)
2230                 kfree(mapping->bitmaps[i]);
2231         kfree(mapping->bitmaps);
2232         kfree(mapping);
2233 }
2234
2235 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2236 {
2237         int next_bitmap;
2238
2239         if (mapping->nr_bitmaps >= mapping->extensions)
2240                 return -EINVAL;
2241
2242         next_bitmap = mapping->nr_bitmaps;
2243         mapping->bitmaps[next_bitmap] = kzalloc(mapping->bitmap_size,
2244                                                 GFP_ATOMIC);
2245         if (!mapping->bitmaps[next_bitmap])
2246                 return -ENOMEM;
2247
2248         mapping->nr_bitmaps++;
2249
2250         return 0;
2251 }
2252
2253 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2254 {
2255         if (mapping)
2256                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2257 }
2258 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
2259
2260 static int __arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2261                                      struct dma_iommu_mapping *mapping)
2262 {
2263         int err;
2264
2265         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
2266         if (err)
2267                 return err;
2268
2269         kref_get(&mapping->kref);
2270         to_dma_iommu_mapping(dev) = mapping;
2271
2272         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
2273         return 0;
2274 }
2275
2276 /**
2277  * arm_iommu_attach_device
2278  * @dev: valid struct device pointer
2279  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
2280  *      arm_iommu_create_mapping)
2281  *
2282  * Attaches specified io address space mapping to the provided device.
2283  * This replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
2284  * IOMMU aware version.
2285  *
2286  * More than one client might be attached to the same io address space
2287  * mapping.
2288  */
2289 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2290                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
2291 {
2292         int err;
2293
2294         err = __arm_iommu_attach_device(dev, mapping);
2295         if (err)
2296                 return err;
2297
2298         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
2299         return 0;
2300 }
2301 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
2302
2303 /**
2304  * arm_iommu_detach_device
2305  * @dev: valid struct device pointer
2306  *
2307  * Detaches the provided device from a previously attached map.
2308  * This voids the dma operations (dma_map_ops pointer)
2309  */
2310 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2311 {
2312         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2313
2314         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2315         if (!mapping) {
2316                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
2317                 return;
2318         }
2319
2320         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
2321         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2322         to_dma_iommu_mapping(dev) = NULL;
2323         set_dma_ops(dev, NULL);
2324
2325         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
2326 }
2327 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
2328
2329 static const struct dma_map_ops *arm_get_iommu_dma_map_ops(bool coherent)
2330 {
2331         return coherent ? &iommu_coherent_ops : &iommu_ops;
2332 }
2333
2334 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2335                                     const struct iommu_ops *iommu)
2336 {
2337         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2338
2339         if (!iommu)
2340                 return false;
2341
2342         mapping = arm_iommu_create_mapping(dev->bus, dma_base, size);
2343         if (IS_ERR(mapping)) {
2344                 pr_warn("Failed to create %llu-byte IOMMU mapping for device %s\n",
2345                                 size, dev_name(dev));
2346                 return false;
2347         }
2348
2349         if (__arm_iommu_attach_device(dev, mapping)) {
2350                 pr_warn("Failed to attached device %s to IOMMU_mapping\n",
2351                                 dev_name(dev));
2352                 arm_iommu_release_mapping(mapping);
2353                 return false;
2354         }
2355
2356         return true;
2357 }
2358
2359 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev)
2360 {
2361         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2362
2363         if (!mapping)
2364                 return;
2365
2366         arm_iommu_detach_device(dev);
2367         arm_iommu_release_mapping(mapping);
2368 }
2369
2370 #else
2371
2372 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2373                                     const struct iommu_ops *iommu)
2374 {
2375         return false;
2376 }
2377
2378 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev) { }
2379
2380 #define arm_get_iommu_dma_map_ops arm_get_dma_map_ops
2381
2382 #endif  /* CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU */
2383
2384 static const struct dma_map_ops *arm_get_dma_map_ops(bool coherent)
2385 {
2386         return coherent ? &arm_coherent_dma_ops : &arm_dma_ops;
2387 }
2388
2389 void arch_setup_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2390                         const struct iommu_ops *iommu, bool coherent)
2391 {
2392         const struct dma_map_ops *dma_ops;
2393
2394         dev->archdata.dma_coherent = coherent;
2395
2396         /*
2397          * Don't override the dma_ops if they have already been set. Ideally
2398          * this should be the only location where dma_ops are set, remove this
2399          * check when all other callers of set_dma_ops will have disappeared.
2400          */
2401         if (dev->dma_ops)
2402                 return;
2403
2404         if (arm_setup_iommu_dma_ops(dev, dma_base, size, iommu))
2405                 dma_ops = arm_get_iommu_dma_map_ops(coherent);
2406         else
2407                 dma_ops = arm_get_dma_map_ops(coherent);
2408
2409         set_dma_ops(dev, dma_ops);
2410
2411 #ifdef CONFIG_XEN
2412         if (xen_initial_domain()) {
2413                 dev->archdata.dev_dma_ops = dev->dma_ops;
2414                 dev->dma_ops = xen_dma_ops;
2415         }
2416 #endif
2417         dev->archdata.dma_ops_setup = true;
2418 }
2419
2420 void arch_teardown_dma_ops(struct device *dev)
2421 {
2422         if (!dev->archdata.dma_ops_setup)
2423                 return;
2424
2425         arm_teardown_iommu_dma_ops(dev);
2426 }