[SPARC64]: IOMMU allocations using iommu-helper layer.
authorDavid S. Miller <davem@huronp11.davemloft.net>
Sat, 9 Feb 2008 02:05:46 +0000 (18:05 -0800)
committerDavid S. Miller <davem@davemloft.net>
Sat, 9 Feb 2008 11:15:04 +0000 (03:15 -0800)
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
arch/sparc64/Kconfig
arch/sparc64/kernel/iommu.c
arch/sparc64/kernel/iommu_common.h
arch/sparc64/kernel/pci_sun4v.c
include/asm-sparc64/iommu.h

index b810f2b7526a605b1f783c021190bc8304c7ac0f..4ac22f4f97983959b735eea49ea795a91addbee9 100644 (file)
@@ -40,6 +40,10 @@ config MMU
        bool
        default y
 
+config IOMMU_HELPER
+       bool
+       default y
+
 config QUICKLIST
        bool
        default y
index 5623a4d59dff0a642ca0e468527214d9b456384a..90a5907080a122938202a35154b777968714c046 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 /* iommu.c: Generic sparc64 IOMMU support.
  *
- * Copyright (C) 1999, 2007 David S. Miller (davem@davemloft.net)
+ * Copyright (C) 1999, 2007, 2008 David S. Miller (davem@davemloft.net)
  * Copyright (C) 1999, 2000 Jakub Jelinek (jakub@redhat.com)
  */
 
@@ -10,6 +10,7 @@
 #include <linux/device.h>
 #include <linux/dma-mapping.h>
 #include <linux/errno.h>
+#include <linux/iommu-helper.h>
 
 #ifdef CONFIG_PCI
 #include <linux/pci.h>
@@ -41,7 +42,7 @@
                               "i" (ASI_PHYS_BYPASS_EC_E))
 
 /* Must be invoked under the IOMMU lock. */
-static void __iommu_flushall(struct iommu *iommu)
+static void iommu_flushall(struct iommu *iommu)
 {
        if (iommu->iommu_flushinv) {
                iommu_write(iommu->iommu_flushinv, ~(u64)0);
@@ -83,54 +84,91 @@ static inline void iopte_make_dummy(struct iommu *iommu, iopte_t *iopte)
        iopte_val(*iopte) = val;
 }
 
-/* Based largely upon the ppc64 iommu allocator.  */
-static long arena_alloc(struct iommu *iommu, unsigned long npages)
+/* Based almost entirely upon the ppc64 iommu allocator.  If you use the 'handle'
+ * facility it must all be done in one pass while under the iommu lock.
+ *
+ * On sun4u platforms, we only flush the IOMMU once every time we've passed
+ * over the entire page table doing allocations.  Therefore we only ever advance
+ * the hint and cannot backtrack it.
+ */
+unsigned long iommu_range_alloc(struct device *dev,
+                               struct iommu *iommu,
+                               unsigned long npages,
+                               unsigned long *handle)
 {
+       unsigned long n, end, start, limit, boundary_size;
        struct iommu_arena *arena = &iommu->arena;
-       unsigned long n, i, start, end, limit;
-       int pass;
+       int pass = 0;
+
+       /* This allocator was derived from x86_64's bit string search */
+
+       /* Sanity check */
+       if (unlikely(npages == 0)) {
+               if (printk_ratelimit())
+                       WARN_ON(1);
+               return DMA_ERROR_CODE;
+       }
+
+       if (handle && *handle)
+               start = *handle;
+       else
+               start = arena->hint;
 
        limit = arena->limit;
-       start = arena->hint;
-       pass = 0;
 
-again:
-       n = find_next_zero_bit(arena->map, limit, start);
-       end = n + npages;
-       if (unlikely(end >= limit)) {
+       /* The case below can happen if we have a small segment appended
+        * to a large, or when the previous alloc was at the very end of
+        * the available space. If so, go back to the beginning and flush.
+        */
+       if (start >= limit) {
+               start = 0;
+               if (iommu->flush_all)
+                       iommu->flush_all(iommu);
+       }
+
+ again:
+
+       if (dev)
+               boundary_size = ALIGN(dma_get_seg_boundary(dev) + 1,
+                                     1 << IO_PAGE_SHIFT);
+       else
+               boundary_size = ALIGN(1UL << 32, 1 << IO_PAGE_SHIFT);
+
+       n = iommu_area_alloc(arena->map, limit, start, npages, 0,
+                            boundary_size >> IO_PAGE_SHIFT, 0);
+       if (n == -1) {
                if (likely(pass < 1)) {
-                       limit = start;
+                       /* First failure, rescan from the beginning.  */
                        start = 0;
-                       __iommu_flushall(iommu);
+                       if (iommu->flush_all)
+                               iommu->flush_all(iommu);
                        pass++;
                        goto again;
                } else {
-                       /* Scanned the whole thing, give up. */
-                       return -1;
+                       /* Second failure, give up */
+                       return DMA_ERROR_CODE;
                }
        }
 
-       for (i = n; i < end; i++) {
-               if (test_bit(i, arena->map)) {
-                       start = i + 1;
-                       goto again;
-               }
-       }
-
-       for (i = n; i < end; i++)
-               __set_bit(i, arena->map);
+       end = n + npages;
 
        arena->hint = end;
 
+       /* Update handle for SG allocations */
+       if (handle)
+               *handle = end;
+
        return n;
 }
 
-static void arena_free(struct iommu_arena *arena, unsigned long base, unsigned long npages)
+void iommu_range_free(struct iommu *iommu, dma_addr_t dma_addr, unsigned long npages)
 {
-       unsigned long i;
+       struct iommu_arena *arena = &iommu->arena;
+       unsigned long entry;
 
-       for (i = base; i < (base + npages); i++)
-               __clear_bit(i, arena->map);
+       entry = (dma_addr - iommu->page_table_map_base) >> IO_PAGE_SHIFT;
+
+       iommu_area_free(arena->map, entry, npages);
 }
 
 int iommu_table_init(struct iommu *iommu, int tsbsize,
@@ -156,6 +194,9 @@ int iommu_table_init(struct iommu *iommu, int tsbsize,
        }
        iommu->arena.limit = num_tsb_entries;
 
+       if (tlb_type != hypervisor)
+               iommu->flush_all = iommu_flushall;
+
        /* Allocate and initialize the dummy page which we
         * set inactive IO PTEs to point to.
         */
@@ -192,22 +233,18 @@ out_free_map:
        return -ENOMEM;
 }
 
-static inline iopte_t *alloc_npages(struct iommu *iommu, unsigned long npages)
+static inline iopte_t *alloc_npages(struct device *dev, struct iommu *iommu,
+                                   unsigned long npages)
 {
-       long entry;
+       unsigned long entry;
 
-       entry = arena_alloc(iommu, npages);
-       if (unlikely(entry < 0))
+       entry = iommu_range_alloc(dev, iommu, npages, NULL);
+       if (unlikely(entry == DMA_ERROR_CODE))
                return NULL;
 
        return iommu->page_table + entry;
 }
 
-static inline void free_npages(struct iommu *iommu, dma_addr_t base, unsigned long npages)
-{
-       arena_free(&iommu->arena, base >> IO_PAGE_SHIFT, npages);
-}
-
 static int iommu_alloc_ctx(struct iommu *iommu)
 {
        int lowest = iommu->ctx_lowest_free;
@@ -258,7 +295,7 @@ static void *dma_4u_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
        iommu = dev->archdata.iommu;
 
        spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
-       iopte = alloc_npages(iommu, size >> IO_PAGE_SHIFT);
+       iopte = alloc_npages(dev, iommu, size >> IO_PAGE_SHIFT);
        spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
 
        if (unlikely(iopte == NULL)) {
@@ -296,7 +333,7 @@ static void dma_4u_free_coherent(struct device *dev, size_t size,
 
        spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
 
-       free_npages(iommu, dvma - iommu->page_table_map_base, npages);
+       iommu_range_free(iommu, dvma, npages);
 
        spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
 
@@ -327,7 +364,7 @@ static dma_addr_t dma_4u_map_single(struct device *dev, void *ptr, size_t sz,
        npages >>= IO_PAGE_SHIFT;
 
        spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
-       base = alloc_npages(iommu, npages);
+       base = alloc_npages(dev, iommu, npages);
        ctx = 0;
        if (iommu->iommu_ctxflush)
                ctx = iommu_alloc_ctx(iommu);
@@ -465,7 +502,7 @@ static void dma_4u_unmap_single(struct device *dev, dma_addr_t bus_addr,
        for (i = 0; i < npages; i++)
                iopte_make_dummy(iommu, base + i);
 
-       free_npages(iommu, bus_addr - iommu->page_table_map_base, npages);
+       iommu_range_free(iommu, bus_addr, npages);
 
        iommu_free_ctx(iommu, ctx);
 
@@ -503,7 +540,7 @@ static int dma_4u_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
 
        spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
 
-       base = alloc_npages(iommu, npages);
+       base = alloc_npages(dev, iommu, npages);
        ctx = 0;
        if (iommu->iommu_ctxflush)
                ctx = iommu_alloc_ctx(iommu);
@@ -592,7 +629,7 @@ static void dma_4u_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
        for (i = 0; i < npages; i++)
                iopte_make_dummy(iommu, base + i);
 
-       free_npages(iommu, bus_addr - iommu->page_table_map_base, npages);
+       iommu_range_free(iommu, bus_addr, npages);
 
        iommu_free_ctx(iommu, ctx);
 
index 8390f043ffffc89d0e2471b22886b747e09e1047..0713bd58499c1de49d2650877c60f59437b66fd3 100644 (file)
@@ -58,4 +58,12 @@ static inline unsigned long calc_npages(struct scatterlist *sglist, int nelems)
        return npages;
 }
 
+extern unsigned long iommu_range_alloc(struct device *dev,
+                                      struct iommu *iommu,
+                                      unsigned long npages,
+                                      unsigned long *handle);
+extern void iommu_range_free(struct iommu *iommu,
+                            dma_addr_t dma_addr,
+                            unsigned long npages);
+
 #endif /* _IOMMU_COMMON_H */
index 61baf8dc095e2d2631e7958b4473d419524e47d9..c8b6199a5dc4b405b4153eb0b084842266391b71 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 /* pci_sun4v.c: SUN4V specific PCI controller support.
  *
- * Copyright (C) 2006, 2007 David S. Miller (davem@davemloft.net)
+ * Copyright (C) 2006, 2007, 2008 David S. Miller (davem@davemloft.net)
  */
 
 #include <linux/kernel.h>
@@ -113,54 +113,6 @@ static inline long iommu_batch_end(void)
        return iommu_batch_flush(p);
 }
 
-static long arena_alloc(struct iommu_arena *arena, unsigned long npages)
-{
-       unsigned long n, i, start, end, limit;
-       int pass;
-
-       limit = arena->limit;
-       start = arena->hint;
-       pass = 0;
-
-again:
-       n = find_next_zero_bit(arena->map, limit, start);
-       end = n + npages;
-       if (unlikely(end >= limit)) {
-               if (likely(pass < 1)) {
-                       limit = start;
-                       start = 0;
-                       pass++;
-                       goto again;
-               } else {
-                       /* Scanned the whole thing, give up. */
-                       return -1;
-               }
-       }
-
-       for (i = n; i < end; i++) {
-               if (test_bit(i, arena->map)) {
-                       start = i + 1;
-                       goto again;
-               }
-       }
-
-       for (i = n; i < end; i++)
-               __set_bit(i, arena->map);
-
-       arena->hint = end;
-
-       return n;
-}
-
-static void arena_free(struct iommu_arena *arena, unsigned long base,
-                      unsigned long npages)
-{
-       unsigned long i;
-
-       for (i = base; i < (base + npages); i++)
-               __clear_bit(i, arena->map);
-}
-
 static void *dma_4v_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
                                   dma_addr_t *dma_addrp, gfp_t gfp)
 {
@@ -185,11 +137,11 @@ static void *dma_4v_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
        iommu = dev->archdata.iommu;
 
        spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
-       entry = arena_alloc(&iommu->arena, npages);
+       entry = iommu_range_alloc(dev, iommu, npages, NULL);
        spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
 
-       if (unlikely(entry < 0L))
-               goto arena_alloc_fail;
+       if (unlikely(entry == DMA_ERROR_CODE))
+               goto range_alloc_fail;
 
        *dma_addrp = (iommu->page_table_map_base +
                      (entry << IO_PAGE_SHIFT));
@@ -219,10 +171,10 @@ static void *dma_4v_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
 iommu_map_fail:
        /* Interrupts are disabled.  */
        spin_lock(&iommu->lock);
-       arena_free(&iommu->arena, entry, npages);
+       iommu_range_free(iommu, *dma_addrp, npages);
        spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
 
-arena_alloc_fail:
+range_alloc_fail:
        free_pages(first_page, order);
        return NULL;
 }
@@ -243,7 +195,7 @@ static void dma_4v_free_coherent(struct device *dev, size_t size, void *cpu,
 
        spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
 
-       arena_free(&iommu->arena, entry, npages);
+       iommu_range_free(iommu, dvma, npages);
 
        do {
                unsigned long num;
@@ -281,10 +233,10 @@ static dma_addr_t dma_4v_map_single(struct device *dev, void *ptr, size_t sz,
        npages >>= IO_PAGE_SHIFT;
 
        spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
-       entry = arena_alloc(&iommu->arena, npages);
+       entry = iommu_range_alloc(dev, iommu, npages, NULL);
        spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
 
-       if (unlikely(entry < 0L))
+       if (unlikely(entry == DMA_ERROR_CODE))
                goto bad;
 
        bus_addr = (iommu->page_table_map_base +
@@ -319,7 +271,7 @@ bad:
 iommu_map_fail:
        /* Interrupts are disabled.  */
        spin_lock(&iommu->lock);
-       arena_free(&iommu->arena, entry, npages);
+       iommu_range_free(iommu, bus_addr, npages);
        spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
 
        return DMA_ERROR_CODE;
@@ -350,9 +302,9 @@ static void dma_4v_unmap_single(struct device *dev, dma_addr_t bus_addr,
 
        spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
 
-       entry = (bus_addr - iommu->page_table_map_base) >> IO_PAGE_SHIFT;
-       arena_free(&iommu->arena, entry, npages);
+       iommu_range_free(iommu, bus_addr, npages);
 
+       entry = (bus_addr - iommu->page_table_map_base) >> IO_PAGE_SHIFT;
        do {
                unsigned long num;
 
@@ -369,10 +321,10 @@ static int dma_4v_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
                         int nelems, enum dma_data_direction direction)
 {
        unsigned long flags, npages, i, prot;
+       u32 dma_base, orig_dma_base;
        struct scatterlist *sg;
        struct iommu *iommu;
        long entry, err;
-       u32 dma_base;
 
        /* Fast path single entry scatterlists. */
        if (nelems == 1) {
@@ -393,13 +345,13 @@ static int dma_4v_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
        npages = calc_npages(sglist, nelems);
 
        spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
-       entry = arena_alloc(&iommu->arena, npages);
+       entry = iommu_range_alloc(dev, iommu, npages, NULL);
        spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
 
-       if (unlikely(entry < 0L))
+       if (unlikely(entry == DMA_ERROR_CODE))
                goto bad;
 
-       dma_base = iommu->page_table_map_base +
+       orig_dma_base = dma_base = iommu->page_table_map_base +
                (entry << IO_PAGE_SHIFT);
 
        prot = HV_PCI_MAP_ATTR_READ;
@@ -449,7 +401,7 @@ bad:
 
 iommu_map_failed:
        spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
-       arena_free(&iommu->arena, entry, npages);
+       iommu_range_free(iommu, orig_dma_base, npages);
        spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
 
        return 0;
@@ -481,7 +433,7 @@ static void dma_4v_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
 
        spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
 
-       arena_free(&iommu->arena, entry, npages);
+       iommu_range_free(iommu, bus_addr, npages);
 
        do {
                unsigned long num;
index 9eac6676caf10a5887a749c6a1811f21f6d45b48..46325ddee23b32f3677638e11d2b76ae7c8f4840 100644 (file)
@@ -26,6 +26,7 @@ struct iommu_arena {
 struct iommu {
        spinlock_t              lock;
        struct iommu_arena      arena;
+       void                    (*flush_all)(struct iommu *);
        iopte_t                 *page_table;
        u32                     page_table_map_base;
        unsigned long           iommu_control;