arch/arm/mm/dma-mapping.c

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