]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - lib/swiotlb.c
Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tiwai/sound
[karo-tx-linux.git] / lib / swiotlb.c
1 /*
2  * Dynamic DMA mapping support.
3  *
4  * This implementation is a fallback for platforms that do not support
5  * I/O TLBs (aka DMA address translation hardware).
6  * Copyright (C) 2000 Asit Mallick <Asit.K.Mallick@intel.com>
7  * Copyright (C) 2000 Goutham Rao <goutham.rao@intel.com>
8  * Copyright (C) 2000, 2003 Hewlett-Packard Co
9  *      David Mosberger-Tang <davidm@hpl.hp.com>
10  *
11  * 03/05/07 davidm      Switch from PCI-DMA to generic device DMA API.
12  * 00/12/13 davidm      Rename to swiotlb.c and add mark_clean() to avoid
13  *                      unnecessary i-cache flushing.
14  * 04/07/.. ak          Better overflow handling. Assorted fixes.
15  * 05/09/10 linville    Add support for syncing ranges, support syncing for
16  *                      DMA_BIDIRECTIONAL mappings, miscellaneous cleanup.
17  * 08/12/11 beckyb      Add highmem support
18  */
19
20 #include <linux/cache.h>
21 #include <linux/dma-mapping.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/module.h>
24 #include <linux/spinlock.h>
25 #include <linux/string.h>
26 #include <linux/swiotlb.h>
27 #include <linux/pfn.h>
28 #include <linux/types.h>
29 #include <linux/ctype.h>
30 #include <linux/highmem.h>
31 #include <linux/gfp.h>
32
33 #include <asm/io.h>
34 #include <asm/dma.h>
35 #include <asm/scatterlist.h>
36
37 #include <linux/init.h>
38 #include <linux/bootmem.h>
39 #include <linux/iommu-helper.h>
40
41 #define OFFSET(val,align) ((unsigned long)      \
42                            ( (val) & ( (align) - 1)))
43
44 #define SLABS_PER_PAGE (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT))
45
46 /*
47  * Minimum IO TLB size to bother booting with.  Systems with mainly
48  * 64bit capable cards will only lightly use the swiotlb.  If we can't
49  * allocate a contiguous 1MB, we're probably in trouble anyway.
50  */
51 #define IO_TLB_MIN_SLABS ((1<<20) >> IO_TLB_SHIFT)
52
53 int swiotlb_force;
54
55 /*
56  * Used to do a quick range check in swiotlb_tbl_unmap_single and
57  * swiotlb_tbl_sync_single_*, to see if the memory was in fact allocated by this
58  * API.
59  */
60 static char *io_tlb_start, *io_tlb_end;
61
62 /*
63  * The number of IO TLB blocks (in groups of 64) between io_tlb_start and
64  * io_tlb_end.  This is command line adjustable via setup_io_tlb_npages.
65  */
66 static unsigned long io_tlb_nslabs;
67
68 /*
69  * When the IOMMU overflows we return a fallback buffer. This sets the size.
70  */
71 static unsigned long io_tlb_overflow = 32*1024;
72
73 static void *io_tlb_overflow_buffer;
74
75 /*
76  * This is a free list describing the number of free entries available from
77  * each index
78  */
79 static unsigned int *io_tlb_list;
80 static unsigned int io_tlb_index;
81
82 /*
83  * We need to save away the original address corresponding to a mapped entry
84  * for the sync operations.
85  */
86 static phys_addr_t *io_tlb_orig_addr;
87
88 /*
89  * Protect the above data structures in the map and unmap calls
90  */
91 static DEFINE_SPINLOCK(io_tlb_lock);
92
93 static int late_alloc;
94
95 static int __init
96 setup_io_tlb_npages(char *str)
97 {
98         if (isdigit(*str)) {
99                 io_tlb_nslabs = simple_strtoul(str, &str, 0);
100                 /* avoid tail segment of size < IO_TLB_SEGSIZE */
101                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
102         }
103         if (*str == ',')
104                 ++str;
105         if (!strcmp(str, "force"))
106                 swiotlb_force = 1;
107
108         return 1;
109 }
110 __setup("swiotlb=", setup_io_tlb_npages);
111 /* make io_tlb_overflow tunable too? */
112
113 unsigned long swiotlb_nr_tbl(void)
114 {
115         return io_tlb_nslabs;
116 }
117 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_nr_tbl);
118 /* Note that this doesn't work with highmem page */
119 static dma_addr_t swiotlb_virt_to_bus(struct device *hwdev,
120                                       volatile void *address)
121 {
122         return phys_to_dma(hwdev, virt_to_phys(address));
123 }
124
125 void swiotlb_print_info(void)
126 {
127         unsigned long bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
128         phys_addr_t pstart, pend;
129
130         pstart = virt_to_phys(io_tlb_start);
131         pend = virt_to_phys(io_tlb_end);
132
133         printk(KERN_INFO "Placing %luMB software IO TLB between %p - %p\n",
134                bytes >> 20, io_tlb_start, io_tlb_end);
135         printk(KERN_INFO "software IO TLB at phys %#llx - %#llx\n",
136                (unsigned long long)pstart,
137                (unsigned long long)pend);
138 }
139
140 void __init swiotlb_init_with_tbl(char *tlb, unsigned long nslabs, int verbose)
141 {
142         unsigned long i, bytes;
143
144         bytes = nslabs << IO_TLB_SHIFT;
145
146         io_tlb_nslabs = nslabs;
147         io_tlb_start = tlb;
148         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
149
150         /*
151          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
152          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
153          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
154          */
155         io_tlb_list = alloc_bootmem_pages(PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
156         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++)
157                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
158         io_tlb_index = 0;
159         io_tlb_orig_addr = alloc_bootmem_pages(PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
160
161         /*
162          * Get the overflow emergency buffer
163          */
164         io_tlb_overflow_buffer = alloc_bootmem_low_pages(PAGE_ALIGN(io_tlb_overflow));
165         if (!io_tlb_overflow_buffer)
166                 panic("Cannot allocate SWIOTLB overflow buffer!\n");
167         if (verbose)
168                 swiotlb_print_info();
169 }
170
171 /*
172  * Statically reserve bounce buffer space and initialize bounce buffer data
173  * structures for the software IO TLB used to implement the DMA API.
174  */
175 void __init
176 swiotlb_init_with_default_size(size_t default_size, int verbose)
177 {
178         unsigned long bytes;
179
180         if (!io_tlb_nslabs) {
181                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
182                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
183         }
184
185         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
186
187         /*
188          * Get IO TLB memory from the low pages
189          */
190         io_tlb_start = alloc_bootmem_low_pages(PAGE_ALIGN(bytes));
191         if (!io_tlb_start)
192                 panic("Cannot allocate SWIOTLB buffer");
193
194         swiotlb_init_with_tbl(io_tlb_start, io_tlb_nslabs, verbose);
195 }
196
197 void __init
198 swiotlb_init(int verbose)
199 {
200         swiotlb_init_with_default_size(64 * (1<<20), verbose);  /* default to 64MB */
201 }
202
203 /*
204  * Systems with larger DMA zones (those that don't support ISA) can
205  * initialize the swiotlb later using the slab allocator if needed.
206  * This should be just like above, but with some error catching.
207  */
208 int
209 swiotlb_late_init_with_default_size(size_t default_size)
210 {
211         unsigned long i, bytes, req_nslabs = io_tlb_nslabs;
212         unsigned int order;
213
214         if (!io_tlb_nslabs) {
215                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
216                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
217         }
218
219         /*
220          * Get IO TLB memory from the low pages
221          */
222         order = get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
223         io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
224         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
225
226         while ((SLABS_PER_PAGE << order) > IO_TLB_MIN_SLABS) {
227                 io_tlb_start = (void *)__get_free_pages(GFP_DMA | __GFP_NOWARN,
228                                                         order);
229                 if (io_tlb_start)
230                         break;
231                 order--;
232         }
233
234         if (!io_tlb_start)
235                 goto cleanup1;
236
237         if (order != get_order(bytes)) {
238                 printk(KERN_WARNING "Warning: only able to allocate %ld MB "
239                        "for software IO TLB\n", (PAGE_SIZE << order) >> 20);
240                 io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
241                 bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
242         }
243         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
244         memset(io_tlb_start, 0, bytes);
245
246         /*
247          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
248          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
249          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
250          */
251         io_tlb_list = (unsigned int *)__get_free_pages(GFP_KERNEL,
252                                       get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
253         if (!io_tlb_list)
254                 goto cleanup2;
255
256         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++)
257                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
258         io_tlb_index = 0;
259
260         io_tlb_orig_addr = (phys_addr_t *)
261                 __get_free_pages(GFP_KERNEL,
262                                  get_order(io_tlb_nslabs *
263                                            sizeof(phys_addr_t)));
264         if (!io_tlb_orig_addr)
265                 goto cleanup3;
266
267         memset(io_tlb_orig_addr, 0, io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t));
268
269         /*
270          * Get the overflow emergency buffer
271          */
272         io_tlb_overflow_buffer = (void *)__get_free_pages(GFP_DMA,
273                                                   get_order(io_tlb_overflow));
274         if (!io_tlb_overflow_buffer)
275                 goto cleanup4;
276
277         swiotlb_print_info();
278
279         late_alloc = 1;
280
281         return 0;
282
283 cleanup4:
284         free_pages((unsigned long)io_tlb_orig_addr,
285                    get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
286         io_tlb_orig_addr = NULL;
287 cleanup3:
288         free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
289                                                          sizeof(int)));
290         io_tlb_list = NULL;
291 cleanup2:
292         io_tlb_end = NULL;
293         free_pages((unsigned long)io_tlb_start, order);
294         io_tlb_start = NULL;
295 cleanup1:
296         io_tlb_nslabs = req_nslabs;
297         return -ENOMEM;
298 }
299
300 void __init swiotlb_free(void)
301 {
302         if (!io_tlb_overflow_buffer)
303                 return;
304
305         if (late_alloc) {
306                 free_pages((unsigned long)io_tlb_overflow_buffer,
307                            get_order(io_tlb_overflow));
308                 free_pages((unsigned long)io_tlb_orig_addr,
309                            get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
310                 free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
311                                                                  sizeof(int)));
312                 free_pages((unsigned long)io_tlb_start,
313                            get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
314         } else {
315                 free_bootmem_late(__pa(io_tlb_overflow_buffer),
316                                   PAGE_ALIGN(io_tlb_overflow));
317                 free_bootmem_late(__pa(io_tlb_orig_addr),
318                                   PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
319                 free_bootmem_late(__pa(io_tlb_list),
320                                   PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
321                 free_bootmem_late(__pa(io_tlb_start),
322                                   PAGE_ALIGN(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
323         }
324         io_tlb_nslabs = 0;
325 }
326
327 static int is_swiotlb_buffer(phys_addr_t paddr)
328 {
329         return paddr >= virt_to_phys(io_tlb_start) &&
330                 paddr < virt_to_phys(io_tlb_end);
331 }
332
333 /*
334  * Bounce: copy the swiotlb buffer back to the original dma location
335  */
336 void swiotlb_bounce(phys_addr_t phys, char *dma_addr, size_t size,
337                     enum dma_data_direction dir)
338 {
339         unsigned long pfn = PFN_DOWN(phys);
340
341         if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn))) {
342                 /* The buffer does not have a mapping.  Map it in and copy */
343                 unsigned int offset = phys & ~PAGE_MASK;
344                 char *buffer;
345                 unsigned int sz = 0;
346                 unsigned long flags;
347
348                 while (size) {
349                         sz = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
350
351                         local_irq_save(flags);
352                         buffer = kmap_atomic(pfn_to_page(pfn),
353                                              KM_BOUNCE_READ);
354                         if (dir == DMA_TO_DEVICE)
355                                 memcpy(dma_addr, buffer + offset, sz);
356                         else
357                                 memcpy(buffer + offset, dma_addr, sz);
358                         kunmap_atomic(buffer, KM_BOUNCE_READ);
359                         local_irq_restore(flags);
360
361                         size -= sz;
362                         pfn++;
363                         dma_addr += sz;
364                         offset = 0;
365                 }
366         } else {
367                 if (dir == DMA_TO_DEVICE)
368                         memcpy(dma_addr, phys_to_virt(phys), size);
369                 else
370                         memcpy(phys_to_virt(phys), dma_addr, size);
371         }
372 }
373 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_bounce);
374
375 void *swiotlb_tbl_map_single(struct device *hwdev, dma_addr_t tbl_dma_addr,
376                              phys_addr_t phys, size_t size,
377                              enum dma_data_direction dir)
378 {
379         unsigned long flags;
380         char *dma_addr;
381         unsigned int nslots, stride, index, wrap;
382         int i;
383         unsigned long mask;
384         unsigned long offset_slots;
385         unsigned long max_slots;
386
387         mask = dma_get_seg_boundary(hwdev);
388
389         tbl_dma_addr &= mask;
390
391         offset_slots = ALIGN(tbl_dma_addr, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
392
393         /*
394          * Carefully handle integer overflow which can occur when mask == ~0UL.
395          */
396         max_slots = mask + 1
397                     ? ALIGN(mask + 1, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT
398                     : 1UL << (BITS_PER_LONG - IO_TLB_SHIFT);
399
400         /*
401          * For mappings greater than a page, we limit the stride (and
402          * hence alignment) to a page size.
403          */
404         nslots = ALIGN(size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
405         if (size > PAGE_SIZE)
406                 stride = (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT));
407         else
408                 stride = 1;
409
410         BUG_ON(!nslots);
411
412         /*
413          * Find suitable number of IO TLB entries size that will fit this
414          * request and allocate a buffer from that IO TLB pool.
415          */
416         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
417         index = ALIGN(io_tlb_index, stride);
418         if (index >= io_tlb_nslabs)
419                 index = 0;
420         wrap = index;
421
422         do {
423                 while (iommu_is_span_boundary(index, nslots, offset_slots,
424                                               max_slots)) {
425                         index += stride;
426                         if (index >= io_tlb_nslabs)
427                                 index = 0;
428                         if (index == wrap)
429                                 goto not_found;
430                 }
431
432                 /*
433                  * If we find a slot that indicates we have 'nslots' number of
434                  * contiguous buffers, we allocate the buffers from that slot
435                  * and mark the entries as '0' indicating unavailable.
436                  */
437                 if (io_tlb_list[index] >= nslots) {
438                         int count = 0;
439
440                         for (i = index; i < (int) (index + nslots); i++)
441                                 io_tlb_list[i] = 0;
442                         for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE - 1) && io_tlb_list[i]; i--)
443                                 io_tlb_list[i] = ++count;
444                         dma_addr = io_tlb_start + (index << IO_TLB_SHIFT);
445
446                         /*
447                          * Update the indices to avoid searching in the next
448                          * round.
449                          */
450                         io_tlb_index = ((index + nslots) < io_tlb_nslabs
451                                         ? (index + nslots) : 0);
452
453                         goto found;
454                 }
455                 index += stride;
456                 if (index >= io_tlb_nslabs)
457                         index = 0;
458         } while (index != wrap);
459
460 not_found:
461         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
462         return NULL;
463 found:
464         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
465
466         /*
467          * Save away the mapping from the original address to the DMA address.
468          * This is needed when we sync the memory.  Then we sync the buffer if
469          * needed.
470          */
471         for (i = 0; i < nslots; i++)
472                 io_tlb_orig_addr[index+i] = phys + (i << IO_TLB_SHIFT);
473         if (dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL)
474                 swiotlb_bounce(phys, dma_addr, size, DMA_TO_DEVICE);
475
476         return dma_addr;
477 }
478 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_tbl_map_single);
479
480 /*
481  * Allocates bounce buffer and returns its kernel virtual address.
482  */
483
484 static void *
485 map_single(struct device *hwdev, phys_addr_t phys, size_t size,
486            enum dma_data_direction dir)
487 {
488         dma_addr_t start_dma_addr = swiotlb_virt_to_bus(hwdev, io_tlb_start);
489
490         return swiotlb_tbl_map_single(hwdev, start_dma_addr, phys, size, dir);
491 }
492
493 /*
494  * dma_addr is the kernel virtual address of the bounce buffer to unmap.
495  */
496 void
497 swiotlb_tbl_unmap_single(struct device *hwdev, char *dma_addr, size_t size,
498                         enum dma_data_direction dir)
499 {
500         unsigned long flags;
501         int i, count, nslots = ALIGN(size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
502         int index = (dma_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
503         phys_addr_t phys = io_tlb_orig_addr[index];
504
505         /*
506          * First, sync the memory before unmapping the entry
507          */
508         if (phys && ((dir == DMA_FROM_DEVICE) || (dir == DMA_BIDIRECTIONAL)))
509                 swiotlb_bounce(phys, dma_addr, size, DMA_FROM_DEVICE);
510
511         /*
512          * Return the buffer to the free list by setting the corresponding
513          * entries to indicate the number of contiguous entries available.
514          * While returning the entries to the free list, we merge the entries
515          * with slots below and above the pool being returned.
516          */
517         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
518         {
519                 count = ((index + nslots) < ALIGN(index + 1, IO_TLB_SEGSIZE) ?
520                          io_tlb_list[index + nslots] : 0);
521                 /*
522                  * Step 1: return the slots to the free list, merging the
523                  * slots with superceeding slots
524                  */
525                 for (i = index + nslots - 1; i >= index; i--)
526                         io_tlb_list[i] = ++count;
527                 /*
528                  * Step 2: merge the returned slots with the preceding slots,
529                  * if available (non zero)
530                  */
531                 for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE -1) && io_tlb_list[i]; i--)
532                         io_tlb_list[i] = ++count;
533         }
534         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
535 }
536 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_tbl_unmap_single);
537
538 void
539 swiotlb_tbl_sync_single(struct device *hwdev, char *dma_addr, size_t size,
540                         enum dma_data_direction dir,
541                         enum dma_sync_target target)
542 {
543         int index = (dma_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
544         phys_addr_t phys = io_tlb_orig_addr[index];
545
546         phys += ((unsigned long)dma_addr & ((1 << IO_TLB_SHIFT) - 1));
547
548         switch (target) {
549         case SYNC_FOR_CPU:
550                 if (likely(dir == DMA_FROM_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
551                         swiotlb_bounce(phys, dma_addr, size, DMA_FROM_DEVICE);
552                 else
553                         BUG_ON(dir != DMA_TO_DEVICE);
554                 break;
555         case SYNC_FOR_DEVICE:
556                 if (likely(dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
557                         swiotlb_bounce(phys, dma_addr, size, DMA_TO_DEVICE);
558                 else
559                         BUG_ON(dir != DMA_FROM_DEVICE);
560                 break;
561         default:
562                 BUG();
563         }
564 }
565 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_tbl_sync_single);
566
567 void *
568 swiotlb_alloc_coherent(struct device *hwdev, size_t size,
569                        dma_addr_t *dma_handle, gfp_t flags)
570 {
571         dma_addr_t dev_addr;
572         void *ret;
573         int order = get_order(size);
574         u64 dma_mask = DMA_BIT_MASK(32);
575
576         if (hwdev && hwdev->coherent_dma_mask)
577                 dma_mask = hwdev->coherent_dma_mask;
578
579         ret = (void *)__get_free_pages(flags, order);
580         if (ret && swiotlb_virt_to_bus(hwdev, ret) + size - 1 > dma_mask) {
581                 /*
582                  * The allocated memory isn't reachable by the device.
583                  */
584                 free_pages((unsigned long) ret, order);
585                 ret = NULL;
586         }
587         if (!ret) {
588                 /*
589                  * We are either out of memory or the device can't DMA to
590                  * GFP_DMA memory; fall back on map_single(), which
591                  * will grab memory from the lowest available address range.
592                  */
593                 ret = map_single(hwdev, 0, size, DMA_FROM_DEVICE);
594                 if (!ret)
595                         return NULL;
596         }
597
598         memset(ret, 0, size);
599         dev_addr = swiotlb_virt_to_bus(hwdev, ret);
600
601         /* Confirm address can be DMA'd by device */
602         if (dev_addr + size - 1 > dma_mask) {
603                 printk("hwdev DMA mask = 0x%016Lx, dev_addr = 0x%016Lx\n",
604                        (unsigned long long)dma_mask,
605                        (unsigned long long)dev_addr);
606
607                 /* DMA_TO_DEVICE to avoid memcpy in unmap_single */
608                 swiotlb_tbl_unmap_single(hwdev, ret, size, DMA_TO_DEVICE);
609                 return NULL;
610         }
611         *dma_handle = dev_addr;
612         return ret;
613 }
614 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_alloc_coherent);
615
616 void
617 swiotlb_free_coherent(struct device *hwdev, size_t size, void *vaddr,
618                       dma_addr_t dev_addr)
619 {
620         phys_addr_t paddr = dma_to_phys(hwdev, dev_addr);
621
622         WARN_ON(irqs_disabled());
623         if (!is_swiotlb_buffer(paddr))
624                 free_pages((unsigned long)vaddr, get_order(size));
625         else
626                 /* DMA_TO_DEVICE to avoid memcpy in swiotlb_tbl_unmap_single */
627                 swiotlb_tbl_unmap_single(hwdev, vaddr, size, DMA_TO_DEVICE);
628 }
629 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_free_coherent);
630
631 static void
632 swiotlb_full(struct device *dev, size_t size, enum dma_data_direction dir,
633              int do_panic)
634 {
635         /*
636          * Ran out of IOMMU space for this operation. This is very bad.
637          * Unfortunately the drivers cannot handle this operation properly.
638          * unless they check for dma_mapping_error (most don't)
639          * When the mapping is small enough return a static buffer to limit
640          * the damage, or panic when the transfer is too big.
641          */
642         printk(KERN_ERR "DMA: Out of SW-IOMMU space for %zu bytes at "
643                "device %s\n", size, dev ? dev_name(dev) : "?");
644
645         if (size <= io_tlb_overflow || !do_panic)
646                 return;
647
648         if (dir == DMA_BIDIRECTIONAL)
649                 panic("DMA: Random memory could be DMA accessed\n");
650         if (dir == DMA_FROM_DEVICE)
651                 panic("DMA: Random memory could be DMA written\n");
652         if (dir == DMA_TO_DEVICE)
653                 panic("DMA: Random memory could be DMA read\n");
654 }
655
656 /*
657  * Map a single buffer of the indicated size for DMA in streaming mode.  The
658  * physical address to use is returned.
659  *
660  * Once the device is given the dma address, the device owns this memory until
661  * either swiotlb_unmap_page or swiotlb_dma_sync_single is performed.
662  */
663 dma_addr_t swiotlb_map_page(struct device *dev, struct page *page,
664                             unsigned long offset, size_t size,
665                             enum dma_data_direction dir,
666                             struct dma_attrs *attrs)
667 {
668         phys_addr_t phys = page_to_phys(page) + offset;
669         dma_addr_t dev_addr = phys_to_dma(dev, phys);
670         void *map;
671
672         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
673         /*
674          * If the address happens to be in the device's DMA window,
675          * we can safely return the device addr and not worry about bounce
676          * buffering it.
677          */
678         if (dma_capable(dev, dev_addr, size) && !swiotlb_force)
679                 return dev_addr;
680
681         /*
682          * Oh well, have to allocate and map a bounce buffer.
683          */
684         map = map_single(dev, phys, size, dir);
685         if (!map) {
686                 swiotlb_full(dev, size, dir, 1);
687                 map = io_tlb_overflow_buffer;
688         }
689
690         dev_addr = swiotlb_virt_to_bus(dev, map);
691
692         /*
693          * Ensure that the address returned is DMA'ble
694          */
695         if (!dma_capable(dev, dev_addr, size)) {
696                 swiotlb_tbl_unmap_single(dev, map, size, dir);
697                 dev_addr = swiotlb_virt_to_bus(dev, io_tlb_overflow_buffer);
698         }
699
700         return dev_addr;
701 }
702 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_map_page);
703
704 /*
705  * Unmap a single streaming mode DMA translation.  The dma_addr and size must
706  * match what was provided for in a previous swiotlb_map_page call.  All
707  * other usages are undefined.
708  *
709  * After this call, reads by the cpu to the buffer are guaranteed to see
710  * whatever the device wrote there.
711  */
712 static void unmap_single(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
713                          size_t size, enum dma_data_direction dir)
714 {
715         phys_addr_t paddr = dma_to_phys(hwdev, dev_addr);
716
717         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
718
719         if (is_swiotlb_buffer(paddr)) {
720                 swiotlb_tbl_unmap_single(hwdev, phys_to_virt(paddr), size, dir);
721                 return;
722         }
723
724         if (dir != DMA_FROM_DEVICE)
725                 return;
726
727         /*
728          * phys_to_virt doesn't work with hihgmem page but we could
729          * call dma_mark_clean() with hihgmem page here. However, we
730          * are fine since dma_mark_clean() is null on POWERPC. We can
731          * make dma_mark_clean() take a physical address if necessary.
732          */
733         dma_mark_clean(phys_to_virt(paddr), size);
734 }
735
736 void swiotlb_unmap_page(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
737                         size_t size, enum dma_data_direction dir,
738                         struct dma_attrs *attrs)
739 {
740         unmap_single(hwdev, dev_addr, size, dir);
741 }
742 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_unmap_page);
743
744 /*
745  * Make physical memory consistent for a single streaming mode DMA translation
746  * after a transfer.
747  *
748  * If you perform a swiotlb_map_page() but wish to interrogate the buffer
749  * using the cpu, yet do not wish to teardown the dma mapping, you must
750  * call this function before doing so.  At the next point you give the dma
751  * address back to the card, you must first perform a
752  * swiotlb_dma_sync_for_device, and then the device again owns the buffer
753  */
754 static void
755 swiotlb_sync_single(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
756                     size_t size, enum dma_data_direction dir,
757                     enum dma_sync_target target)
758 {
759         phys_addr_t paddr = dma_to_phys(hwdev, dev_addr);
760
761         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
762
763         if (is_swiotlb_buffer(paddr)) {
764                 swiotlb_tbl_sync_single(hwdev, phys_to_virt(paddr), size, dir,
765                                        target);
766                 return;
767         }
768
769         if (dir != DMA_FROM_DEVICE)
770                 return;
771
772         dma_mark_clean(phys_to_virt(paddr), size);
773 }
774
775 void
776 swiotlb_sync_single_for_cpu(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
777                             size_t size, enum dma_data_direction dir)
778 {
779         swiotlb_sync_single(hwdev, dev_addr, size, dir, SYNC_FOR_CPU);
780 }
781 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_sync_single_for_cpu);
782
783 void
784 swiotlb_sync_single_for_device(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
785                                size_t size, enum dma_data_direction dir)
786 {
787         swiotlb_sync_single(hwdev, dev_addr, size, dir, SYNC_FOR_DEVICE);
788 }
789 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_sync_single_for_device);
790
791 /*
792  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
793  * This is the scatter-gather version of the above swiotlb_map_page
794  * interface.  Here the scatter gather list elements are each tagged with the
795  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
796  * sg_dma_{address,length}(SG).
797  *
798  * NOTE: An implementation may be able to use a smaller number of
799  *       DMA address/length pairs than there are SG table elements.
800  *       (for example via virtual mapping capabilities)
801  *       The routine returns the number of addr/length pairs actually
802  *       used, at most nents.
803  *
804  * Device ownership issues as mentioned above for swiotlb_map_page are the
805  * same here.
806  */
807 int
808 swiotlb_map_sg_attrs(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl, int nelems,
809                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
810 {
811         struct scatterlist *sg;
812         int i;
813
814         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
815
816         for_each_sg(sgl, sg, nelems, i) {
817                 phys_addr_t paddr = sg_phys(sg);
818                 dma_addr_t dev_addr = phys_to_dma(hwdev, paddr);
819
820                 if (swiotlb_force ||
821                     !dma_capable(hwdev, dev_addr, sg->length)) {
822                         void *map = map_single(hwdev, sg_phys(sg),
823                                                sg->length, dir);
824                         if (!map) {
825                                 /* Don't panic here, we expect map_sg users
826                                    to do proper error handling. */
827                                 swiotlb_full(hwdev, sg->length, dir, 0);
828                                 swiotlb_unmap_sg_attrs(hwdev, sgl, i, dir,
829                                                        attrs);
830                                 sgl[0].dma_length = 0;
831                                 return 0;
832                         }
833                         sg->dma_address = swiotlb_virt_to_bus(hwdev, map);
834                 } else
835                         sg->dma_address = dev_addr;
836                 sg->dma_length = sg->length;
837         }
838         return nelems;
839 }
840 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_map_sg_attrs);
841
842 int
843 swiotlb_map_sg(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl, int nelems,
844                enum dma_data_direction dir)
845 {
846         return swiotlb_map_sg_attrs(hwdev, sgl, nelems, dir, NULL);
847 }
848 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_map_sg);
849
850 /*
851  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, cpu read rules
852  * concerning calls here are the same as for swiotlb_unmap_page() above.
853  */
854 void
855 swiotlb_unmap_sg_attrs(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl,
856                        int nelems, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
857 {
858         struct scatterlist *sg;
859         int i;
860
861         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
862
863         for_each_sg(sgl, sg, nelems, i)
864                 unmap_single(hwdev, sg->dma_address, sg->dma_length, dir);
865
866 }
867 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_unmap_sg_attrs);
868
869 void
870 swiotlb_unmap_sg(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl, int nelems,
871                  enum dma_data_direction dir)
872 {
873         return swiotlb_unmap_sg_attrs(hwdev, sgl, nelems, dir, NULL);
874 }
875 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_unmap_sg);
876
877 /*
878  * Make physical memory consistent for a set of streaming mode DMA translations
879  * after a transfer.
880  *
881  * The same as swiotlb_sync_single_* but for a scatter-gather list, same rules
882  * and usage.
883  */
884 static void
885 swiotlb_sync_sg(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl,
886                 int nelems, enum dma_data_direction dir,
887                 enum dma_sync_target target)
888 {
889         struct scatterlist *sg;
890         int i;
891
892         for_each_sg(sgl, sg, nelems, i)
893                 swiotlb_sync_single(hwdev, sg->dma_address,
894                                     sg->dma_length, dir, target);
895 }
896
897 void
898 swiotlb_sync_sg_for_cpu(struct device *hwdev, struct scatterlist *sg,
899                         int nelems, enum dma_data_direction dir)
900 {
901         swiotlb_sync_sg(hwdev, sg, nelems, dir, SYNC_FOR_CPU);
902 }
903 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_sync_sg_for_cpu);
904
905 void
906 swiotlb_sync_sg_for_device(struct device *hwdev, struct scatterlist *sg,
907                            int nelems, enum dma_data_direction dir)
908 {
909         swiotlb_sync_sg(hwdev, sg, nelems, dir, SYNC_FOR_DEVICE);
910 }
911 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_sync_sg_for_device);
912
913 int
914 swiotlb_dma_mapping_error(struct device *hwdev, dma_addr_t dma_addr)
915 {
916         return (dma_addr == swiotlb_virt_to_bus(hwdev, io_tlb_overflow_buffer));
917 }
918 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_dma_mapping_error);
919
920 /*
921  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
922  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
923  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask to
924  * this function.
925  */
926 int
927 swiotlb_dma_supported(struct device *hwdev, u64 mask)
928 {
929         return swiotlb_virt_to_bus(hwdev, io_tlb_end - 1) <= mask;
930 }
931 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_dma_supported);