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