arch/arm/mm/dma-mapping.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
   4  *
   5  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
   6  *
   7  *  DMA uncached mapping support.
   8  */
   9 #include <linux/module.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/genalloc.h>
  12 #include <linux/gfp.h>
  13 #include <linux/errno.h>
  14 #include <linux/list.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/device.h>
  17 #include <linux/dma-mapping.h>
  18 #include <linux/dma-contiguous.h>
  19 #include <linux/highmem.h>
  20 #include <linux/memblock.h>
  21 #include <linux/slab.h>
  22 #include <linux/iommu.h>
  23 #include <linux/io.h>
  24 #include <linux/vmalloc.h>
  25 #include <linux/sizes.h>
  26 #include <linux/cma.h>
  27
  28 #include <asm/memory.h>
  29 #include <asm/highmem.h>
  30 #include <asm/cacheflush.h>
  31 #include <asm/tlbflush.h>
  32 #include <asm/mach/arch.h>
  33 #include <asm/dma-iommu.h>
  34 #include <asm/mach/map.h>
  35 #include <asm/system_info.h>
  36 #include <asm/dma-contiguous.h>
  37
  38 #include "dma.h"
  39 #include "mm.h"
  40
  41 struct arm_dma_alloc_args {
  42         struct device *dev;
  43         size_t size;
  44         gfp_t gfp;
  45         pgprot_t prot;
  46         const void *caller;
  47         bool want_vaddr;
  48         int coherent_flag;
  49 };
  50
  51 struct arm_dma_free_args {
  52         struct device *dev;
  53         size_t size;
  54         void *cpu_addr;
  55         struct page *page;
  56         bool want_vaddr;
  57 };
  58
  59 #define NORMAL      0
  60 #define COHERENT    1
  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              unsigned long attrs)
 128 {
 129         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
 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              unsigned long 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, unsigned long attrs)
 157 {
 158         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
 159                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
 160                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
 161 }
 162
 163 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
 164                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
 165 {
 166         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
 167         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
 168         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
 169 }
 170
 171 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
 172                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
 173 {
 174         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
 175         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
 176         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
 177 }
 178
 179 const struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
 180         .alloc                  = arm_dma_alloc,
 181         .free                   = arm_dma_free,
 182         .mmap                   = arm_dma_mmap,
 183         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
 184         .map_page               = arm_dma_map_page,
 185         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
 186         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
 187         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
 188         .map_resource           = dma_direct_map_resource,
 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         .dma_supported          = arm_dma_supported,
 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, unsigned long attrs);
 199 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 200                                   dma_addr_t handle, unsigned long 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                  unsigned long attrs);
 204
 205 const 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         .map_resource           = dma_direct_map_resource,
 213         .dma_supported          = arm_dma_supported,
 214 };
 215 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
 216
 217 static int __dma_supported(struct device *dev, u64 mask, bool warn)
 218 {
 219         unsigned long max_dma_pfn;
 220
 221         /*
 222          * If the mask allows for more memory than we can address,
 223          * and we actually have that much memory, then we must
 224          * indicate that DMA to this device is not supported.
 225          */
 226         if (sizeof(mask) != sizeof(dma_addr_t) &&
 227             mask > (dma_addr_t)~0 &&
 228             dma_to_pfn(dev, ~0) < max_pfn - 1) {
 229                 if (warn) {
 230                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx is larger than dma_addr_t allows\n",
 231                                  mask);
 232                         dev_warn(dev, "Driver did not use or check the return value from dma_set_coherent_mask()?\n");
 233                 }
 234                 return 0;
 235         }
 236
 237         max_dma_pfn = min(max_pfn, arm_dma_pfn_limit);
 238
 239         /*
 240          * Translate the device's DMA mask to a PFN limit.  This
 241          * PFN number includes the page which we can DMA to.
 242          */
 243         if (dma_to_pfn(dev, mask) < max_dma_pfn) {
 244                 if (warn)
 245                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx (pfn %#lx-%#lx) covers a smaller range of system memory than the DMA zone pfn 0x0-%#lx\n",
 246                                  mask,
 247                                  dma_to_pfn(dev, 0), dma_to_pfn(dev, mask) + 1,
 248                                  max_dma_pfn + 1);
 249                 return 0;
 250         }
 251
 252         return 1;
 253 }
 254
 255 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
 256 {
 257         u64 mask = (u64)DMA_BIT_MASK(32);
 258
 259         if (dev) {
 260                 mask = dev->coherent_dma_mask;
 261
 262                 /*
 263                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
 264                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
 265                  */
 266                 if (mask == 0) {
 267                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
 268                         return 0;
 269                 }
 270
 271                 if (!__dma_supported(dev, mask, true))
 272                         return 0;
 273         }
 274
 275         return mask;
 276 }
 277
 278 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size, int coherent_flag)
 279 {
 280         /*
 281          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
 282          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
 283          */
 284         if (PageHighMem(page)) {
 285                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
 286                 phys_addr_t end = base + size;
 287                 while (size > 0) {
 288                         void *ptr = kmap_atomic(page);
 289                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
 290                         if (coherent_flag != COHERENT)
 291                                 dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
 292                         kunmap_atomic(ptr);
 293                         page++;
 294                         size -= PAGE_SIZE;
 295                 }
 296                 if (coherent_flag != COHERENT)
 297                         outer_flush_range(base, end);
 298         } else {
 299                 void *ptr = page_address(page);
 300                 memset(ptr, 0, size);
 301                 if (coherent_flag != COHERENT) {
 302                         dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
 303                         outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
 304                 }
 305         }
 306 }
 307
 308 /*
 309  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
 310  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
 311  */
 312 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
 313                                        gfp_t gfp, int coherent_flag)
 314 {
 315         unsigned long order = get_order(size);
 316         struct page *page, *p, *e;
 317
 318         page = alloc_pages(gfp, order);
 319         if (!page)
 320                 return NULL;
 321
 322         /*
 323          * Now split the huge page and free the excess pages
 324          */
 325         split_page(page, order);
 326         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
 327                 __free_page(p);
 328
 329         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
 330
 331         return page;
 332 }
 333
 334 /*
 335  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
 336  */
 337 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
 338 {
 339         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
 340
 341         while (page < e) {
 342                 __free_page(page);
 343                 page++;
 344         }
 345 }
 346
 347 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 348                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 349                                      const void *caller, bool want_vaddr,
 350                                      int coherent_flag, gfp_t gfp);
 351
 352 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 353                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 354                                  const void *caller, bool want_vaddr);
 355
 356 static void *
 357 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
 358         const void *caller)
 359 {
 360         /*
 361          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
 362          * set VM_USERMAP flags too.
 363          */
 364         return dma_common_contiguous_remap(page, size,
 365                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
 366                         prot, caller);
 367 }
 368
 369 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
 370 {
 371         dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
 372                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
 373 }
 374
 375 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
 376 static struct gen_pool *atomic_pool __ro_after_init;
 377
 378 static size_t atomic_pool_size __initdata = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE;
 379
 380 static int __init early_coherent_pool(char *p)
 381 {
 382         atomic_pool_size = memparse(p, &p);
 383         return 0;
 384 }
 385 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
 386
 387 /*
 388  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
 389  */
 390 static int __init atomic_pool_init(void)
 391 {
 392         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(PAGE_KERNEL);
 393         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
 394         struct page *page;
 395         void *ptr;
 396
 397         atomic_pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, -1);
 398         if (!atomic_pool)
 399                 goto out;
 400         /*
 401          * The atomic pool is only used for non-coherent allocations
 402          * so we must pass NORMAL for coherent_flag.
 403          */
 404         if (dev_get_cma_area(NULL))
 405                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, atomic_pool_size, prot,
 406                                       &page, atomic_pool_init, true, NORMAL,
 407                                       GFP_KERNEL);
 408         else
 409                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, atomic_pool_size, gfp, prot,
 410                                            &page, atomic_pool_init, true);
 411         if (ptr) {
 412                 int ret;
 413
 414                 ret = gen_pool_add_virt(atomic_pool, (unsigned long)ptr,
 415                                         page_to_phys(page),
 416                                         atomic_pool_size, -1);
 417                 if (ret)
 418                         goto destroy_genpool;
 419
 420                 gen_pool_set_algo(atomic_pool,
 421                                 gen_pool_first_fit_order_align,
 422                                 NULL);
 423                 pr_info("DMA: preallocated %zu KiB pool for atomic coherent allocations\n",
 424                        atomic_pool_size / 1024);
 425                 return 0;
 426         }
 427
 428 destroy_genpool:
 429         gen_pool_destroy(atomic_pool);
 430         atomic_pool = NULL;
 431 out:
 432         pr_err("DMA: failed to allocate %zu KiB pool for atomic coherent allocation\n",
 433                atomic_pool_size / 1024);
 434         return -ENOMEM;
 435 }
 436 /*
 437  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
 438  */
 439 postcore_initcall(atomic_pool_init);
 440
 441 struct dma_contig_early_reserve {
 442         phys_addr_t base;
 443         unsigned long size;
 444 };
 445
 446 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
 447
 448 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
 449
 450 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
 451 {
 452         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
 453         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
 454         dma_mmu_remap_num++;
 455 }
 456
 457 void __init dma_contiguous_remap(void)
 458 {
 459         int i;
 460         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
 461                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
 462                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
 463                 struct map_desc map;
 464                 unsigned long addr;
 465
 466                 if (end > arm_lowmem_limit)
 467                         end = arm_lowmem_limit;
 468                 if (start >= end)
 469                         continue;
 470
 471                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
 472                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
 473                 map.length = end - start;
 474                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
 475
 476                 /*
 477                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
 478                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
 479                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
 480                  *
 481                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
 482                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
 483                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
 484                  */
 485                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
 486                      addr += PMD_SIZE)
 487                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
 488
 489                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
 490                                        __phys_to_virt(end));
 491
 492                 iotable_init(&map, 1);
 493         }
 494 }
 495
 496 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, unsigned long addr, void *data)
 497 {
 498         struct page *page = virt_to_page(addr);
 499         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
 500
 501         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
 502         return 0;
 503 }
 504
 505 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
 506 {
 507         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
 508         unsigned end = start + size;
 509
 510         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
 511         flush_tlb_kernel_range(start, end);
 512 }
 513
 514 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 515                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 516                                  const void *caller, bool want_vaddr)
 517 {
 518         struct page *page;
 519         void *ptr = NULL;
 520         /*
 521          * __alloc_remap_buffer is only called when the device is
 522          * non-coherent
 523          */
 524         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, NORMAL);
 525         if (!page)
 526                 return NULL;
 527         if (!want_vaddr)
 528                 goto out;
 529
 530         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
 531         if (!ptr) {
 532                 __dma_free_buffer(page, size);
 533                 return NULL;
 534         }
 535
 536  out:
 537         *ret_page = page;
 538         return ptr;
 539 }
 540
 541 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
 542 {
 543         unsigned long val;
 544         void *ptr = NULL;
 545
 546         if (!atomic_pool) {
 547                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
 548                 return NULL;
 549         }
 550
 551         val = gen_pool_alloc(atomic_pool, size);
 552         if (val) {
 553                 phys_addr_t phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, val);
 554
 555                 *ret_page = phys_to_page(phys);
 556                 ptr = (void *)val;
 557         }
 558
 559         return ptr;
 560 }
 561
 562 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
 563 {
 564         return addr_in_gen_pool(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
 565 }
 566
 567 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
 568 {
 569         if (!__in_atomic_pool(start, size))
 570                 return 0;
 571
 572         gen_pool_free(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
 573
 574         return 1;
 575 }
 576
 577 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 578                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 579                                      const void *caller, bool want_vaddr,
 580                                      int coherent_flag, gfp_t gfp)
 581 {
 582         unsigned long order = get_order(size);
 583         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
 584         struct page *page;
 585         void *ptr = NULL;
 586
 587         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order, gfp & __GFP_NOWARN);
 588         if (!page)
 589                 return NULL;
 590
 591         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
 592
 593         if (!want_vaddr)
 594                 goto out;
 595
 596         if (PageHighMem(page)) {
 597                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
 598                 if (!ptr) {
 599                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
 600                         return NULL;
 601                 }
 602         } else {
 603                 __dma_remap(page, size, prot);
 604                 ptr = page_address(page);
 605         }
 606
 607  out:
 608         *ret_page = page;
 609         return ptr;
 610 }
 611
 612 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
 613                                    void *cpu_addr, size_t size, bool want_vaddr)
 614 {
 615         if (want_vaddr) {
 616                 if (PageHighMem(page))
 617                         __dma_free_remap(cpu_addr, size);
 618                 else
 619                         __dma_remap(page, size, PAGE_KERNEL);
 620         }
 621         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
 622 }
 623
 624 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(unsigned long attrs, pgprot_t prot)
 625 {
 626         prot = (attrs & DMA_ATTR_WRITE_COMBINE) ?
 627                         pgprot_writecombine(prot) :
 628                         pgprot_dmacoherent(prot);
 629         return prot;
 630 }
 631
 632 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 633                                    struct page **ret_page)
 634 {
 635         struct page *page;
 636         /* __alloc_simple_buffer is only called when the device is coherent */
 637         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, COHERENT);
 638         if (!page)
 639                 return NULL;
 640
 641         *ret_page = page;
 642         return page_address(page);
 643 }
 644
 645 static void *simple_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
 646                                     struct page **ret_page)
 647 {
 648         return __alloc_simple_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
 649                                      ret_page);
 650 }
 651
 652 static void simple_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
 653 {
 654         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
 655 }
 656
 657 static struct arm_dma_allocator simple_allocator = {
 658         .alloc = simple_allocator_alloc,
 659         .free = simple_allocator_free,
 660 };
 661
 662 static void *cma_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
 663                                  struct page **ret_page)
 664 {
 665         return __alloc_from_contiguous(args->dev, args->size, args->prot,
 666                                        ret_page, args->caller,
 667                                        args->want_vaddr, args->coherent_flag,
 668                                        args->gfp);
 669 }
 670
 671 static void cma_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
 672 {
 673         __free_from_contiguous(args->dev, args->page, args->cpu_addr,
 674                                args->size, args->want_vaddr);
 675 }
 676
 677 static struct arm_dma_allocator cma_allocator = {
 678         .alloc = cma_allocator_alloc,
 679         .free = cma_allocator_free,
 680 };
 681
 682 static void *pool_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
 683                                   struct page **ret_page)
 684 {
 685         return __alloc_from_pool(args->size, ret_page);
 686 }
 687
 688 static void pool_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
 689 {
 690         __free_from_pool(args->cpu_addr, args->size);
 691 }
 692
 693 static struct arm_dma_allocator pool_allocator = {
 694         .alloc = pool_allocator_alloc,
 695         .free = pool_allocator_free,
 696 };
 697
 698 static void *remap_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
 699                                    struct page **ret_page)
 700 {
 701         return __alloc_remap_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
 702                                     args->prot, ret_page, args->caller,
 703                                     args->want_vaddr);
 704 }
 705
 706 static void remap_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
 707 {
 708         if (args->want_vaddr)
 709                 __dma_free_remap(args->cpu_addr, args->size);
 710
 711         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
 712 }
 713
 714 static struct arm_dma_allocator remap_allocator = {
 715         .alloc = remap_allocator_alloc,
 716         .free = remap_allocator_free,
 717 };
 718
 719 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 720                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent,
 721                          unsigned long attrs, const void *caller)
 722 {
 723         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
 724         struct page *page = NULL;
 725         void *addr;
 726         bool allowblock, cma;
 727         struct arm_dma_buffer *buf;
 728         struct arm_dma_alloc_args args = {
 729                 .dev = dev,
 730                 .size = PAGE_ALIGN(size),
 731                 .gfp = gfp,
 732                 .prot = prot,
 733                 .caller = caller,
 734                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
 735                 .coherent_flag = is_coherent ? COHERENT : NORMAL,
 736         };
 737
 738 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
 739         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
 740         if (limit && size >= limit) {
 741                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
 742                         size, mask);
 743                 return NULL;
 744         }
 745 #endif
 746
 747         if (!mask)
 748                 return NULL;
 749
 750         buf = kzalloc(sizeof(*buf),
 751                       gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_DMA32 | __GFP_HIGHMEM));
 752         if (!buf)
 753                 return NULL;
 754
 755         if (mask < 0xffffffffULL)
 756                 gfp |= GFP_DMA;
 757
 758         /*
 759          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
 760          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
 761          * handle them.  The real problem is that this flag probably
 762          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
 763          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
 764          */
 765         gfp &= ~(__GFP_COMP);
 766         args.gfp = gfp;
 767
 768         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
 769         allowblock = gfpflags_allow_blocking(gfp);
 770         cma = allowblock ? dev_get_cma_area(dev) : false;
 771
 772         if (cma)
 773                 buf->allocator = &cma_allocator;
 774         else if (is_coherent)
 775                 buf->allocator = &simple_allocator;
 776         else if (allowblock)
 777                 buf->allocator = &remap_allocator;
 778         else
 779                 buf->allocator = &pool_allocator;
 780
 781         addr = buf->allocator->alloc(&args, &page);
 782
 783         if (page) {
 784                 unsigned long flags;
 785
 786                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
 787                 buf->virt = args.want_vaddr ? addr : page;
 788
 789                 spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
 790                 list_add(&buf->list, &arm_dma_bufs);
 791                 spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
 792         } else {
 793                 kfree(buf);
 794         }
 795
 796         return args.want_vaddr ? addr : page;
 797 }
 798
 799 /*
 800  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
 801  * virtual and bus address for that space.
 802  */
 803 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 804                     gfp_t gfp, unsigned long attrs)
 805 {
 806         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
 807
 808         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
 809                            attrs, __builtin_return_address(0));
 810 }
 811
 812 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
 813         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
 814 {
 815         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, PAGE_KERNEL, true,
 816                            attrs, __builtin_return_address(0));
 817 }
 818
 819 static int __arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 820                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 821                  unsigned long attrs)
 822 {
 823         int ret = -ENXIO;
 824         unsigned long nr_vma_pages = vma_pages(vma);
 825         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
 826         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
 827         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
 828
 829         if (dma_mmap_from_dev_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
 830                 return ret;
 831
 832         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
 833                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
 834                                       pfn + off,
 835                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
 836                                       vma->vm_page_prot);
 837         }
 838
 839         return ret;
 840 }
 841
 842 /*
 843  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
 844  */
 845 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 846                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 847                  unsigned long attrs)
 848 {
 849         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
 850 }
 851
 852 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 853                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 854                  unsigned long attrs)
 855 {
 856         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
 857         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
 858 }
 859
 860 /*
 861  * Free a buffer as defined by the above mapping.
 862  */
 863 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 864                            dma_addr_t handle, unsigned long attrs,
 865                            bool is_coherent)
 866 {
 867         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
 868         struct arm_dma_buffer *buf;
 869         struct arm_dma_free_args args = {
 870                 .dev = dev,
 871                 .size = PAGE_ALIGN(size),
 872                 .cpu_addr = cpu_addr,
 873                 .page = page,
 874                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
 875         };
 876
 877         buf = arm_dma_buffer_find(cpu_addr);
 878         if (WARN(!buf, "Freeing invalid buffer %p\n", cpu_addr))
 879                 return;
 880
 881         buf->allocator->free(&args);
 882         kfree(buf);
 883 }
 884
 885 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 886                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
 887 {
 888         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
 889 }
 890
 891 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 892                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
 893 {
 894         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
 895 }
 896
 897 /*
 898  * The whole dma_get_sgtable() idea is fundamentally unsafe - it seems
 899  * that the intention is to allow exporting memory allocated via the
 900  * coherent DMA APIs through the dma_buf API, which only accepts a
 901  * scattertable.  This presents a couple of problems:
 902  * 1. Not all memory allocated via the coherent DMA APIs is backed by
 903  *    a struct page
 904  * 2. Passing coherent DMA memory into the streaming APIs is not allowed
 905  *    as we will try to flush the memory through a different alias to that
 906  *    actually being used (and the flushes are redundant.)
 907  */
 908 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
 909                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
 910                  unsigned long attrs)
 911 {
 912         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, handle);
 913         struct page *page;
 914         int ret;
 915
 916         /* If the PFN is not valid, we do not have a struct page */
 917         if (!pfn_valid(pfn))
 918                 return -ENXIO;
 919
 920         page = pfn_to_page(pfn);
 921
 922         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
 923         if (unlikely(ret))
 924                 return ret;
 925
 926         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
 927         return 0;
 928 }
 929
 930 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
 931         size_t size, enum dma_data_direction dir,
 932         void (*op)(const void *, size_t, int))
 933 {
 934         unsigned long pfn;
 935         size_t left = size;
 936
 937         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
 938         offset %= PAGE_SIZE;
 939
 940         /*
 941          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
 942          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
 943          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
 944          * optimized out.
 945          */
 946         do {
 947                 size_t len = left;
 948                 void *vaddr;
 949
 950                 page = pfn_to_page(pfn);
 951
 952                 if (PageHighMem(page)) {
 953                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
 954                                 len = PAGE_SIZE - offset;
 955
 956                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
 957                                 vaddr = kmap_atomic(page);
 958                                 op(vaddr + offset, len, dir);
 959                                 kunmap_atomic(vaddr);
 960                         } else {
 961                                 vaddr = kmap_high_get(page);
 962                                 if (vaddr) {
 963                                         op(vaddr + offset, len, dir);
 964                                         kunmap_high(page);
 965                                 }
 966                         }
 967                 } else {
 968                         vaddr = page_address(page) + offset;
 969                         op(vaddr, len, dir);
 970                 }
 971                 offset = 0;
 972                 pfn++;
 973                 left -= len;
 974         } while (left);
 975 }
 976
 977 /*
 978  * Make an area consistent for devices.
 979  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
 980  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
 981  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
 982  */
 983 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
 984         size_t size, enum dma_data_direction dir)
 985 {
 986         phys_addr_t paddr;
 987
 988         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
 989
 990         paddr = page_to_phys(page) + off;
 991         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
 992                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
 993         } else {
 994                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
 995         }
 996         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
 997 }
 998
 999 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
1000         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1001 {
1002         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + off;
1003
1004         /* FIXME: non-speculating: not required */
1005         /* in any case, don't bother invalidating if DMA to device */
1006         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
1007                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1008
1009                 dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
1010         }
1011
1012         /*
1013          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
1014          */
1015         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
1016                 unsigned long pfn;
1017                 size_t left = size;
1018
1019                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
1020                 off %= PAGE_SIZE;
1021                 if (off) {
1022                         pfn++;
1023                         left -= PAGE_SIZE - off;
1024                 }
1025                 while (left >= PAGE_SIZE) {
1026                         page = pfn_to_page(pfn++);
1027                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
1028                         left -= PAGE_SIZE;
1029                 }
1030         }
1031 }
1032
1033 /**
1034  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1035  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1036  * @sg: list of buffers
1037  * @nents: number of buffers to map
1038  * @dir: DMA transfer direction
1039  *
1040  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1041  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
1042  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
1043  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
1044  * sg_dma_{address,length}.
1045  *
1046  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
1047  * here.
1048  */
1049 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1050                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1051 {
1052         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1053         struct scatterlist *s;
1054         int i, j;
1055
1056         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1057 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
1058                 s->dma_length = s->length;
1059 #endif
1060                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
1061                                                 s->length, dir, attrs);
1062                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
1063                         goto bad_mapping;
1064         }
1065         return nents;
1066
1067  bad_mapping:
1068         for_each_sg(sg, s, i, j)
1069                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1070         return 0;
1071 }
1072
1073 /**
1074  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1075  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1076  * @sg: list of buffers
1077  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1078  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1079  *
1080  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1081  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1082  */
1083 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1084                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1085 {
1086         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1087         struct scatterlist *s;
1088
1089         int i;
1090
1091         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1092                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1093 }
1094
1095 /**
1096  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
1097  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1098  * @sg: list of buffers
1099  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1100  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1101  */
1102 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1103                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1104 {
1105         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1106         struct scatterlist *s;
1107         int i;
1108
1109         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1110                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1111                                          dir);
1112 }
1113
1114 /**
1115  * arm_dma_sync_sg_for_device
1116  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1117  * @sg: list of buffers
1118  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1119  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1120  */
1121 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1122                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1123 {
1124         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1125         struct scatterlist *s;
1126         int i;
1127
1128         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1129                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1130                                             dir);
1131 }
1132
1133 /*
1134  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
1135  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
1136  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
1137  * to this function.
1138  */
1139 int arm_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
1140 {
1141         return __dma_supported(dev, mask, false);
1142 }
1143
1144 static const struct dma_map_ops *arm_get_dma_map_ops(bool coherent)
1145 {
1146         return coherent ? &arm_coherent_dma_ops : &arm_dma_ops;
1147 }
1148
1149 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1150
1151 static int __dma_info_to_prot(enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1152 {
1153         int prot = 0;
1154
1155         if (attrs & DMA_ATTR_PRIVILEGED)
1156                 prot |= IOMMU_PRIV;
1157
1158         switch (dir) {
1159         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1160                 return prot | IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1161         case DMA_TO_DEVICE:
1162                 return prot | IOMMU_READ;
1163         case DMA_FROM_DEVICE:
1164                 return prot | IOMMU_WRITE;
1165         default:
1166                 return prot;
1167         }
1168 }
1169
1170 /* IOMMU */
1171
1172 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping);
1173
1174 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1175                                       size_t size)
1176 {
1177         unsigned int order = get_order(size);
1178         unsigned int align = 0;
1179         unsigned int count, start;
1180         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1181         unsigned long flags;
1182         dma_addr_t iova;
1183         int i;
1184
1185         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1186                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1187
1188         count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1189         align = (1 << order) - 1;
1190
1191         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1192         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++) {
1193                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1194                                 mapping->bits, 0, count, align);
1195
1196                 if (start > mapping->bits)
1197                         continue;
1198
1199                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1200                 break;
1201         }
1202
1203         /*
1204          * No unused range found. Try to extend the existing mapping
1205          * and perform a second attempt to reserve an IO virtual
1206          * address range of size bytes.
1207          */
1208         if (i == mapping->nr_bitmaps) {
1209                 if (extend_iommu_mapping(mapping)) {
1210                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1211                         return DMA_MAPPING_ERROR;
1212                 }
1213
1214                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1215                                 mapping->bits, 0, count, align);
1216
1217                 if (start > mapping->bits) {
1218                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1219                         return DMA_MAPPING_ERROR;
1220                 }
1221
1222                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1223         }
1224         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1225
1226         iova = mapping->base + (mapping_size * i);
1227         iova += start << PAGE_SHIFT;
1228
1229         return iova;
1230 }
1231
1232 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1233                                dma_addr_t addr, size_t size)
1234 {
1235         unsigned int start, count;
1236         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1237         unsigned long flags;
1238         dma_addr_t bitmap_base;
1239         u32 bitmap_index;
1240
1241         if (!size)
1242                 return;
1243
1244         bitmap_index = (u32) (addr - mapping->base) / (u32) mapping_size;
1245         BUG_ON(addr < mapping->base || bitmap_index > mapping->extensions);
1246
1247         bitmap_base = mapping->base + mapping_size * bitmap_index;
1248
1249         start = (addr - bitmap_base) >> PAGE_SHIFT;
1250
1251         if (addr + size > bitmap_base + mapping_size) {
1252                 /*
1253                  * The address range to be freed reaches into the iova
1254                  * range of the next bitmap. This should not happen as
1255                  * we don't allow this in __alloc_iova (at the
1256                  * moment).
1257                  */
1258                 BUG();
1259         } else
1260                 count = size >> PAGE_SHIFT;
1261
1262         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1263         bitmap_clear(mapping->bitmaps[bitmap_index], start, count);
1264         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1265 }
1266
1267 /* We'll try 2M, 1M, 64K, and finally 4K; array must end with 0! */
1268 static const int iommu_order_array[] = { 9, 8, 4, 0 };
1269
1270 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1271                                           gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1272                                           int coherent_flag)
1273 {
1274         struct page **pages;
1275         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1276         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1277         int i = 0;
1278         int order_idx = 0;
1279
1280         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1281                 pages = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
1282         else
1283                 pages = vzalloc(array_size);
1284         if (!pages)
1285                 return NULL;
1286
1287         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS)
1288         {
1289                 unsigned long order = get_order(size);
1290                 struct page *page;
1291
1292                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order,
1293                                                  gfp & __GFP_NOWARN);
1294                 if (!page)
1295                         goto error;
1296
1297                 __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
1298
1299                 for (i = 0; i < count; i++)
1300                         pages[i] = page + i;
1301
1302                 return pages;
1303         }
1304
1305         /* Go straight to 4K chunks if caller says it's OK. */
1306         if (attrs & DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES)
1307                 order_idx = ARRAY_SIZE(iommu_order_array) - 1;
1308
1309         /*
1310          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1311          */
1312         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1313
1314         while (count) {
1315                 int j, order;
1316
1317                 order = iommu_order_array[order_idx];
1318
1319                 /* Drop down when we get small */
1320                 if (__fls(count) < order) {
1321                         order_idx++;
1322                         continue;
1323                 }
1324
1325                 if (order) {
1326                         /* See if it's easy to allocate a high-order chunk */
1327                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NORETRY, order);
1328
1329                         /* Go down a notch at first sign of pressure */
1330                         if (!pages[i]) {
1331                                 order_idx++;
1332                                 continue;
1333                         }
1334                 } else {
1335                         pages[i] = alloc_pages(gfp, 0);
1336                         if (!pages[i])
1337                                 goto error;
1338                 }
1339
1340                 if (order) {
1341                         split_page(pages[i], order);
1342                         j = 1 << order;
1343                         while (--j)
1344                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1345                 }
1346
1347                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order, coherent_flag);
1348                 i += 1 << order;
1349                 count -= 1 << order;
1350         }
1351
1352         return pages;
1353 error:
1354         while (i--)
1355                 if (pages[i])
1356                         __free_pages(pages[i], 0);
1357         kvfree(pages);
1358         return NULL;
1359 }
1360
1361 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1362                                size_t size, unsigned long attrs)
1363 {
1364         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1365         int i;
1366
1367         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS) {
1368                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1369         } else {
1370                 for (i = 0; i < count; i++)
1371                         if (pages[i])
1372                                 __free_pages(pages[i], 0);
1373         }
1374
1375         kvfree(pages);
1376         return 0;
1377 }
1378
1379 /*
1380  * Create a CPU mapping for a specified pages
1381  */
1382 static void *
1383 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1384                     const void *caller)
1385 {
1386         return dma_common_pages_remap(pages, size,
1387                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP, prot, caller);
1388 }
1389
1390 /*
1391  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1392  */
1393 static dma_addr_t
1394 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size,
1395                        unsigned long attrs)
1396 {
1397         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1398         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1399         dma_addr_t dma_addr, iova;
1400         int i;
1401
1402         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1403         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1404                 return dma_addr;
1405
1406         iova = dma_addr;
1407         for (i = 0; i < count; ) {
1408                 int ret;
1409
1410                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1411                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1412                 unsigned int len, j;
1413
1414                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1415                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1416                                 break;
1417
1418                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1419                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1420                                 __dma_info_to_prot(DMA_BIDIRECTIONAL, attrs));
1421                 if (ret < 0)
1422                         goto fail;
1423                 iova += len;
1424                 i = j;
1425         }
1426         return dma_addr;
1427 fail:
1428         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1429         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1430         return DMA_MAPPING_ERROR;
1431 }
1432
1433 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1434 {
1435         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1436
1437         /*
1438          * add optional in-page offset from iova to size and align
1439          * result to page size
1440          */
1441         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1442         iova &= PAGE_MASK;
1443
1444         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1445         __free_iova(mapping, iova, size);
1446         return 0;
1447 }
1448
1449 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1450 {
1451         struct page *page;
1452         phys_addr_t phys;
1453
1454         phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, (unsigned long)addr);
1455         page = phys_to_page(phys);
1456
1457         return (struct page **)page;
1458 }
1459
1460 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, unsigned long attrs)
1461 {
1462         struct vm_struct *area;
1463
1464         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1465                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1466
1467         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1468                 return cpu_addr;
1469
1470         area = find_vm_area(cpu_addr);
1471         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1472                 return area->pages;
1473         return NULL;
1474 }
1475
1476 static void *__iommu_alloc_simple(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
1477                                   dma_addr_t *handle, int coherent_flag,
1478                                   unsigned long attrs)
1479 {
1480         struct page *page;
1481         void *addr;
1482
1483         if (coherent_flag  == COHERENT)
1484                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
1485         else
1486                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1487         if (!addr)
1488                 return NULL;
1489
1490         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size, attrs);
1491         if (*handle == DMA_MAPPING_ERROR)
1492                 goto err_mapping;
1493
1494         return addr;
1495
1496 err_mapping:
1497         __free_from_pool(addr, size);
1498         return NULL;
1499 }
1500
1501 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1502                         dma_addr_t handle, size_t size, int coherent_flag)
1503 {
1504         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1505         if (coherent_flag == COHERENT)
1506                 __dma_free_buffer(virt_to_page(cpu_addr), size);
1507         else
1508                 __free_from_pool(cpu_addr, size);
1509 }
1510
1511 static void *__arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1512             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1513             int coherent_flag)
1514 {
1515         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
1516         struct page **pages;
1517         void *addr = NULL;
1518
1519         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
1520         size = PAGE_ALIGN(size);
1521
1522         if (coherent_flag  == COHERENT || !gfpflags_allow_blocking(gfp))
1523                 return __iommu_alloc_simple(dev, size, gfp, handle,
1524                                             coherent_flag, attrs);
1525
1526         /*
1527          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1528          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1529          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1530          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1531          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1532          */
1533         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1534
1535         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs, coherent_flag);
1536         if (!pages)
1537                 return NULL;
1538
1539         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size, attrs);
1540         if (*handle == DMA_MAPPING_ERROR)
1541                 goto err_buffer;
1542
1543         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1544                 return pages;
1545
1546         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1547                                    __builtin_return_address(0));
1548         if (!addr)
1549                 goto err_mapping;
1550
1551         return addr;
1552
1553 err_mapping:
1554         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1555 err_buffer:
1556         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1557         return NULL;
1558 }
1559
1560 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1561             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1562 {
1563         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, NORMAL);
1564 }
1565
1566 static void *arm_coherent_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1567                     dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1568 {
1569         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, COHERENT);
1570 }
1571
1572 static int __arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1573                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1574                     unsigned long attrs)
1575 {
1576         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1577         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1578         int err;
1579
1580         if (!pages)
1581                 return -ENXIO;
1582
1583         if (vma->vm_pgoff >= nr_pages)
1584                 return -ENXIO;
1585
1586         err = vm_map_pages(vma, pages, nr_pages);
1587         if (err)
1588                 pr_err("Remapping memory failed: %d\n", err);
1589
1590         return err;
1591 }
1592 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1593                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1594                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1595 {
1596         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1597
1598         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1599 }
1600
1601 static int arm_coherent_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1602                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1603                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1604 {
1605         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1606 }
1607
1608 /*
1609  * free a page as defined by the above mapping.
1610  * Must not be called with IRQs disabled.
1611  */
1612 void __arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1613         dma_addr_t handle, unsigned long attrs, int coherent_flag)
1614 {
1615         struct page **pages;
1616         size = PAGE_ALIGN(size);
1617
1618         if (coherent_flag == COHERENT || __in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1619                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size, coherent_flag);
1620                 return;
1621         }
1622
1623         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1624         if (!pages) {
1625                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1626                 return;
1627         }
1628
1629         if ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0) {
1630                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
1631                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
1632         }
1633
1634         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1635         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1636 }
1637
1638 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1639                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1640 {
1641         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, NORMAL);
1642 }
1643
1644 void arm_coherent_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1645                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1646 {
1647         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, COHERENT);
1648 }
1649
1650 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1651                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1652                                  size_t size, unsigned long attrs)
1653 {
1654         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1655         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1656
1657         if (!pages)
1658                 return -ENXIO;
1659
1660         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1661                                          GFP_KERNEL);
1662 }
1663
1664 /*
1665  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1666  */
1667 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1668                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1669                           enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1670                           bool is_coherent)
1671 {
1672         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1673         dma_addr_t iova, iova_base;
1674         int ret = 0;
1675         unsigned int count;
1676         struct scatterlist *s;
1677         int prot;
1678
1679         size = PAGE_ALIGN(size);
1680         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
1681
1682         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1683         if (iova == DMA_MAPPING_ERROR)
1684                 return -ENOMEM;
1685
1686         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1687                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1688                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1689
1690                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1691                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1692
1693                 prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1694
1695                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1696                 if (ret < 0)
1697                         goto fail;
1698                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1699                 iova += len;
1700         }
1701         *handle = iova_base;
1702
1703         return 0;
1704 fail:
1705         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1706         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1707         return ret;
1708 }
1709
1710 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1711                      enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1712                      bool is_coherent)
1713 {
1714         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1715         int i, count = 0;
1716         unsigned int offset = s->offset;
1717         unsigned int size = s->offset + s->length;
1718         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1719
1720         for (i = 1; i < nents; i++) {
1721                 s = sg_next(s);
1722
1723                 s->dma_address = DMA_MAPPING_ERROR;
1724                 s->dma_length = 0;
1725
1726                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1727                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1728                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1729                                 goto bad_mapping;
1730
1731                         dma->dma_address += offset;
1732                         dma->dma_length = size - offset;
1733
1734                         size = offset = s->offset;
1735                         start = s;
1736                         dma = sg_next(dma);
1737                         count += 1;
1738                 }
1739                 size += s->length;
1740         }
1741         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1742                 is_coherent) < 0)
1743                 goto bad_mapping;
1744
1745         dma->dma_address += offset;
1746         dma->dma_length = size - offset;
1747
1748         return count+1;
1749
1750 bad_mapping:
1751         for_each_sg(sg, s, count, i)
1752                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1753         return 0;
1754 }
1755
1756 /**
1757  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1758  * @dev: valid struct device pointer
1759  * @sg: list of buffers
1760  * @nents: number of buffers to map
1761  * @dir: DMA transfer direction
1762  *
1763  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1764  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1765  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1766  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1767  */
1768 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1769                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1770 {
1771         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1772 }
1773
1774 /**
1775  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1776  * @dev: valid struct device pointer
1777  * @sg: list of buffers
1778  * @nents: number of buffers to map
1779  * @dir: DMA transfer direction
1780  *
1781  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1782  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1783  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1784  * sg_dma_{address,length}.
1785  */
1786 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1787                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1788 {
1789         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1790 }
1791
1792 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1793                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1794                 unsigned long attrs, bool is_coherent)
1795 {
1796         struct scatterlist *s;
1797         int i;
1798
1799         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1800                 if (sg_dma_len(s))
1801                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1802                                                sg_dma_len(s));
1803                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1804                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1805                                               s->length, dir);
1806         }
1807 }
1808
1809 /**
1810  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1811  * @dev: valid struct device pointer
1812  * @sg: list of buffers
1813  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1814  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1815  *
1816  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1817  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1818  */
1819 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1820                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1821                 unsigned long attrs)
1822 {
1823         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1824 }
1825
1826 /**
1827  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1828  * @dev: valid struct device pointer
1829  * @sg: list of buffers
1830  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1831  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1832  *
1833  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1834  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1835  */
1836 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1837                         enum dma_data_direction dir,
1838                         unsigned long attrs)
1839 {
1840         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1841 }
1842
1843 /**
1844  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1845  * @dev: valid struct device pointer
1846  * @sg: list of buffers
1847  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1848  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1849  */
1850 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1851                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1852 {
1853         struct scatterlist *s;
1854         int i;
1855
1856         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1857                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1858
1859 }
1860
1861 /**
1862  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1863  * @dev: valid struct device pointer
1864  * @sg: list of buffers
1865  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1866  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1867  */
1868 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1869                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1870 {
1871         struct scatterlist *s;
1872         int i;
1873
1874         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1875                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1876 }
1877
1878
1879 /**
1880  * arm_coherent_iommu_map_page
1881  * @dev: valid struct device pointer
1882  * @page: page that buffer resides in
1883  * @offset: offset into page for start of buffer
1884  * @size: size of buffer to map
1885  * @dir: DMA transfer direction
1886  *
1887  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1888  */
1889 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1890              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1891              unsigned long attrs)
1892 {
1893         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1894         dma_addr_t dma_addr;
1895         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1896
1897         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1898         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1899                 return dma_addr;
1900
1901         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1902
1903         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1904         if (ret < 0)
1905                 goto fail;
1906
1907         return dma_addr + offset;
1908 fail:
1909         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1910         return DMA_MAPPING_ERROR;
1911 }
1912
1913 /**
1914  * arm_iommu_map_page
1915  * @dev: valid struct device pointer
1916  * @page: page that buffer resides in
1917  * @offset: offset into page for start of buffer
1918  * @size: size of buffer to map
1919  * @dir: DMA transfer direction
1920  *
1921  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1922  */
1923 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1924              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1925              unsigned long attrs)
1926 {
1927         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1928                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1929
1930         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1931 }
1932
1933 /**
1934  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1935  * @dev: valid struct device pointer
1936  * @handle: DMA address of buffer
1937  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1938  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1939  *
1940  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1941  */
1942 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1943                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1944 {
1945         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1946         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1947         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1948         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1949
1950         if (!iova)
1951                 return;
1952
1953         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1954         __free_iova(mapping, iova, len);
1955 }
1956
1957 /**
1958  * arm_iommu_unmap_page
1959  * @dev: valid struct device pointer
1960  * @handle: DMA address of buffer
1961  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1962  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1963  *
1964  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1965  */
1966 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1967                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
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         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1973         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1974
1975         if (!iova)
1976                 return;
1977
1978         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1979                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1980
1981         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1982         __free_iova(mapping, iova, len);
1983 }
1984
1985 /**
1986  * arm_iommu_map_resource - map a device resource for DMA
1987  * @dev: valid struct device pointer
1988  * @phys_addr: physical address of resource
1989  * @size: size of resource to map
1990  * @dir: DMA transfer direction
1991  */
1992 static dma_addr_t arm_iommu_map_resource(struct device *dev,
1993                 phys_addr_t phys_addr, size_t size,
1994                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1995 {
1996         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1997         dma_addr_t dma_addr;
1998         int ret, prot;
1999         phys_addr_t addr = phys_addr & PAGE_MASK;
2000         unsigned int offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
2001         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2002
2003         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
2004         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
2005                 return dma_addr;
2006
2007         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs) | IOMMU_MMIO;
2008
2009         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, addr, len, prot);
2010         if (ret < 0)
2011                 goto fail;
2012
2013         return dma_addr + offset;
2014 fail:
2015         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
2016         return DMA_MAPPING_ERROR;
2017 }
2018
2019 /**
2020  * arm_iommu_unmap_resource - unmap a device DMA resource
2021  * @dev: valid struct device pointer
2022  * @dma_handle: DMA address to resource
2023  * @size: size of resource to map
2024  * @dir: DMA transfer direction
2025  */
2026 static void arm_iommu_unmap_resource(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
2027                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
2028                 unsigned long attrs)
2029 {
2030         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2031         dma_addr_t iova = dma_handle & PAGE_MASK;
2032         unsigned int offset = dma_handle & ~PAGE_MASK;
2033         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2034
2035         if (!iova)
2036                 return;
2037
2038         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2039         __free_iova(mapping, iova, len);
2040 }
2041
2042 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
2043                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2044 {
2045         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2046         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2047         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2048         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2049
2050         if (!iova)
2051                 return;
2052
2053         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2054 }
2055
2056 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
2057                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2058 {
2059         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2060         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2061         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2062         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2063
2064         if (!iova)
2065                 return;
2066
2067         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
2068 }
2069
2070 const struct dma_map_ops iommu_ops = {
2071         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
2072         .free           = arm_iommu_free_attrs,
2073         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
2074         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2075
2076         .map_page               = arm_iommu_map_page,
2077         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
2078         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
2079         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
2080
2081         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
2082         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
2083         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
2084         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
2085
2086         .map_resource           = arm_iommu_map_resource,
2087         .unmap_resource         = arm_iommu_unmap_resource,
2088
2089         .dma_supported          = arm_dma_supported,
2090 };
2091
2092 const struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
2093         .alloc          = arm_coherent_iommu_alloc_attrs,
2094         .free           = arm_coherent_iommu_free_attrs,
2095         .mmap           = arm_coherent_iommu_mmap_attrs,
2096         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2097
2098         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
2099         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
2100
2101         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
2102         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
2103
2104         .map_resource   = arm_iommu_map_resource,
2105         .unmap_resource = arm_iommu_unmap_resource,
2106
2107         .dma_supported          = arm_dma_supported,
2108 };
2109
2110 /**
2111  * arm_iommu_create_mapping
2112  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
2113  * @base: start address of the valid IO address space
2114  * @size: maximum size of the valid IO address space
2115  *
2116  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
2117  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
2118  * mapping with IOMMU aware functions.
2119  *
2120  * The client device need to be attached to the mapping with
2121  * arm_iommu_attach_device function.
2122  */
2123 struct dma_iommu_mapping *
2124 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, u64 size)
2125 {
2126         unsigned int bits = size >> PAGE_SHIFT;
2127         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(bits) * sizeof(long);
2128         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2129         int extensions = 1;
2130         int err = -ENOMEM;
2131
2132         /* currently only 32-bit DMA address space is supported */
2133         if (size > DMA_BIT_MASK(32) + 1)
2134                 return ERR_PTR(-ERANGE);
2135
2136         if (!bitmap_size)
2137                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2138
2139         if (bitmap_size > PAGE_SIZE) {
2140                 extensions = bitmap_size / PAGE_SIZE;
2141                 bitmap_size = PAGE_SIZE;
2142         }
2143
2144         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
2145         if (!mapping)
2146                 goto err;
2147
2148         mapping->bitmap_size = bitmap_size;
2149         mapping->bitmaps = kcalloc(extensions, sizeof(unsigned long *),
2150                                    GFP_KERNEL);
2151         if (!mapping->bitmaps)
2152                 goto err2;
2153
2154         mapping->bitmaps[0] = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
2155         if (!mapping->bitmaps[0])
2156                 goto err3;
2157
2158         mapping->nr_bitmaps = 1;
2159         mapping->extensions = extensions;
2160         mapping->base = base;
2161         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
2162
2163         spin_lock_init(&mapping->lock);
2164
2165         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2166         if (!mapping->domain)
2167                 goto err4;
2168
2169         kref_init(&mapping->kref);
2170         return mapping;
2171 err4:
2172         kfree(mapping->bitmaps[0]);
2173 err3:
2174         kfree(mapping->bitmaps);
2175 err2:
2176         kfree(mapping);
2177 err:
2178         return ERR_PTR(err);
2179 }
2180 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
2181
2182 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
2183 {
2184         int i;
2185         struct dma_iommu_mapping *mapping =
2186                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
2187
2188         iommu_domain_free(mapping->domain);
2189         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++)
2190                 kfree(mapping->bitmaps[i]);
2191         kfree(mapping->bitmaps);
2192         kfree(mapping);
2193 }
2194
2195 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2196 {
2197         int next_bitmap;
2198
2199         if (mapping->nr_bitmaps >= mapping->extensions)
2200                 return -EINVAL;
2201
2202         next_bitmap = mapping->nr_bitmaps;
2203         mapping->bitmaps[next_bitmap] = kzalloc(mapping->bitmap_size,
2204                                                 GFP_ATOMIC);
2205         if (!mapping->bitmaps[next_bitmap])
2206                 return -ENOMEM;
2207
2208         mapping->nr_bitmaps++;
2209
2210         return 0;
2211 }
2212
2213 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2214 {
2215         if (mapping)
2216                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2217 }
2218 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
2219
2220 static int __arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2221                                      struct dma_iommu_mapping *mapping)
2222 {
2223         int err;
2224
2225         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
2226         if (err)
2227                 return err;
2228
2229         kref_get(&mapping->kref);
2230         to_dma_iommu_mapping(dev) = mapping;
2231
2232         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
2233         return 0;
2234 }
2235
2236 /**
2237  * arm_iommu_attach_device
2238  * @dev: valid struct device pointer
2239  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
2240  *      arm_iommu_create_mapping)
2241  *
2242  * Attaches specified io address space mapping to the provided device.
2243  * This replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
2244  * IOMMU aware version.
2245  *
2246  * More than one client might be attached to the same io address space
2247  * mapping.
2248  */
2249 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2250                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
2251 {
2252         int err;
2253
2254         err = __arm_iommu_attach_device(dev, mapping);
2255         if (err)
2256                 return err;
2257
2258         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
2259         return 0;
2260 }
2261 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
2262
2263 /**
2264  * arm_iommu_detach_device
2265  * @dev: valid struct device pointer
2266  *
2267  * Detaches the provided device from a previously attached map.
2268  * This overwrites the dma_ops pointer with appropriate non-IOMMU ops.
2269  */
2270 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2271 {
2272         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2273
2274         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2275         if (!mapping) {
2276                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
2277                 return;
2278         }
2279
2280         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
2281         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2282         to_dma_iommu_mapping(dev) = NULL;
2283         set_dma_ops(dev, arm_get_dma_map_ops(dev->archdata.dma_coherent));
2284
2285         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
2286 }
2287 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
2288
2289 static const struct dma_map_ops *arm_get_iommu_dma_map_ops(bool coherent)
2290 {
2291         return coherent ? &iommu_coherent_ops : &iommu_ops;
2292 }
2293
2294 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2295                                     const struct iommu_ops *iommu)
2296 {
2297         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2298
2299         if (!iommu)
2300                 return false;
2301
2302         mapping = arm_iommu_create_mapping(dev->bus, dma_base, size);
2303         if (IS_ERR(mapping)) {
2304                 pr_warn("Failed to create %llu-byte IOMMU mapping for device %s\n",
2305                                 size, dev_name(dev));
2306                 return false;
2307         }
2308
2309         if (__arm_iommu_attach_device(dev, mapping)) {
2310                 pr_warn("Failed to attached device %s to IOMMU_mapping\n",
2311                                 dev_name(dev));
2312                 arm_iommu_release_mapping(mapping);
2313                 return false;
2314         }
2315
2316         return true;
2317 }
2318
2319 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev)
2320 {
2321         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2322
2323         if (!mapping)
2324                 return;
2325
2326         arm_iommu_detach_device(dev);
2327         arm_iommu_release_mapping(mapping);
2328 }
2329
2330 #else
2331
2332 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2333                                     const struct iommu_ops *iommu)
2334 {
2335         return false;
2336 }
2337
2338 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev) { }
2339
2340 #define arm_get_iommu_dma_map_ops arm_get_dma_map_ops
2341
2342 #endif  /* CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU */
2343
2344 void arch_setup_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2345                         const struct iommu_ops *iommu, bool coherent)
2346 {
2347         const struct dma_map_ops *dma_ops;
2348
2349         dev->archdata.dma_coherent = coherent;
2350
2351         /*
2352          * Don't override the dma_ops if they have already been set. Ideally
2353          * this should be the only location where dma_ops are set, remove this
2354          * check when all other callers of set_dma_ops will have disappeared.
2355          */
2356         if (dev->dma_ops)
2357                 return;
2358
2359         if (arm_setup_iommu_dma_ops(dev, dma_base, size, iommu))
2360                 dma_ops = arm_get_iommu_dma_map_ops(coherent);
2361         else
2362                 dma_ops = arm_get_dma_map_ops(coherent);
2363
2364         set_dma_ops(dev, dma_ops);
2365
2366 #ifdef CONFIG_XEN
2367         if (xen_initial_domain()) {
2368                 dev->archdata.dev_dma_ops = dev->dma_ops;
2369                 dev->dma_ops = xen_dma_ops;
2370         }
2371 #endif
2372         dev->archdata.dma_ops_setup = true;
2373 }
2374
2375 void arch_teardown_dma_ops(struct device *dev)
2376 {
2377         if (!dev->archdata.dma_ops_setup)
2378                 return;
2379
2380         arm_teardown_iommu_dma_ops(dev);
2381         /* Let arch_setup_dma_ops() start again from scratch upon re-probe */
2382         set_dma_ops(dev, NULL);
2383 }