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 = min(max_pfn, arm_dma_pfn_limit);
 220
 221         /*
 222          * Translate the device's DMA mask to a PFN limit.  This
 223          * PFN number includes the page which we can DMA to.
 224          */
 225         if (dma_to_pfn(dev, mask) < max_dma_pfn) {
 226                 if (warn)
 227                         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",
 228                                  mask,
 229                                  dma_to_pfn(dev, 0), dma_to_pfn(dev, mask) + 1,
 230                                  max_dma_pfn + 1);
 231                 return 0;
 232         }
 233
 234         return 1;
 235 }
 236
 237 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
 238 {
 239         u64 mask = (u64)DMA_BIT_MASK(32);
 240
 241         if (dev) {
 242                 mask = dev->coherent_dma_mask;
 243
 244                 /*
 245                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
 246                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
 247                  */
 248                 if (mask == 0) {
 249                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
 250                         return 0;
 251                 }
 252
 253                 if (!__dma_supported(dev, mask, true))
 254                         return 0;
 255         }
 256
 257         return mask;
 258 }
 259
 260 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size, int coherent_flag)
 261 {
 262         /*
 263          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
 264          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
 265          */
 266         if (PageHighMem(page)) {
 267                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
 268                 phys_addr_t end = base + size;
 269                 while (size > 0) {
 270                         void *ptr = kmap_atomic(page);
 271                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
 272                         if (coherent_flag != COHERENT)
 273                                 dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
 274                         kunmap_atomic(ptr);
 275                         page++;
 276                         size -= PAGE_SIZE;
 277                 }
 278                 if (coherent_flag != COHERENT)
 279                         outer_flush_range(base, end);
 280         } else {
 281                 void *ptr = page_address(page);
 282                 memset(ptr, 0, size);
 283                 if (coherent_flag != COHERENT) {
 284                         dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
 285                         outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
 286                 }
 287         }
 288 }
 289
 290 /*
 291  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
 292  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
 293  */
 294 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
 295                                        gfp_t gfp, int coherent_flag)
 296 {
 297         unsigned long order = get_order(size);
 298         struct page *page, *p, *e;
 299
 300         page = alloc_pages(gfp, order);
 301         if (!page)
 302                 return NULL;
 303
 304         /*
 305          * Now split the huge page and free the excess pages
 306          */
 307         split_page(page, order);
 308         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
 309                 __free_page(p);
 310
 311         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
 312
 313         return page;
 314 }
 315
 316 /*
 317  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
 318  */
 319 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
 320 {
 321         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
 322
 323         while (page < e) {
 324                 __free_page(page);
 325                 page++;
 326         }
 327 }
 328
 329 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 330                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 331                                      const void *caller, bool want_vaddr,
 332                                      int coherent_flag, gfp_t gfp);
 333
 334 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 335                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 336                                  const void *caller, bool want_vaddr);
 337
 338 static void *
 339 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
 340         const void *caller)
 341 {
 342         /*
 343          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
 344          * set VM_USERMAP flags too.
 345          */
 346         return dma_common_contiguous_remap(page, size,
 347                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
 348                         prot, caller);
 349 }
 350
 351 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
 352 {
 353         dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
 354                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
 355 }
 356
 357 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
 358 static struct gen_pool *atomic_pool __ro_after_init;
 359
 360 static size_t atomic_pool_size __initdata = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE;
 361
 362 static int __init early_coherent_pool(char *p)
 363 {
 364         atomic_pool_size = memparse(p, &p);
 365         return 0;
 366 }
 367 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
 368
 369 /*
 370  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
 371  */
 372 static int __init atomic_pool_init(void)
 373 {
 374         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(PAGE_KERNEL);
 375         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
 376         struct page *page;
 377         void *ptr;
 378
 379         atomic_pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, -1);
 380         if (!atomic_pool)
 381                 goto out;
 382         /*
 383          * The atomic pool is only used for non-coherent allocations
 384          * so we must pass NORMAL for coherent_flag.
 385          */
 386         if (dev_get_cma_area(NULL))
 387                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, atomic_pool_size, prot,
 388                                       &page, atomic_pool_init, true, NORMAL,
 389                                       GFP_KERNEL);
 390         else
 391                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, atomic_pool_size, gfp, prot,
 392                                            &page, atomic_pool_init, true);
 393         if (ptr) {
 394                 int ret;
 395
 396                 ret = gen_pool_add_virt(atomic_pool, (unsigned long)ptr,
 397                                         page_to_phys(page),
 398                                         atomic_pool_size, -1);
 399                 if (ret)
 400                         goto destroy_genpool;
 401
 402                 gen_pool_set_algo(atomic_pool,
 403                                 gen_pool_first_fit_order_align,
 404                                 NULL);
 405                 pr_info("DMA: preallocated %zu KiB pool for atomic coherent allocations\n",
 406                        atomic_pool_size / 1024);
 407                 return 0;
 408         }
 409
 410 destroy_genpool:
 411         gen_pool_destroy(atomic_pool);
 412         atomic_pool = NULL;
 413 out:
 414         pr_err("DMA: failed to allocate %zu KiB pool for atomic coherent allocation\n",
 415                atomic_pool_size / 1024);
 416         return -ENOMEM;
 417 }
 418 /*
 419  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
 420  */
 421 postcore_initcall(atomic_pool_init);
 422
 423 struct dma_contig_early_reserve {
 424         phys_addr_t base;
 425         unsigned long size;
 426 };
 427
 428 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
 429
 430 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
 431
 432 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
 433 {
 434         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
 435         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
 436         dma_mmu_remap_num++;
 437 }
 438
 439 void __init dma_contiguous_remap(void)
 440 {
 441         int i;
 442         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
 443                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
 444                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
 445                 struct map_desc map;
 446                 unsigned long addr;
 447
 448                 if (end > arm_lowmem_limit)
 449                         end = arm_lowmem_limit;
 450                 if (start >= end)
 451                         continue;
 452
 453                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
 454                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
 455                 map.length = end - start;
 456                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
 457
 458                 /*
 459                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
 460                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
 461                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
 462                  *
 463                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
 464                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
 465                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
 466                  */
 467                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
 468                      addr += PMD_SIZE)
 469                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
 470
 471                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
 472                                        __phys_to_virt(end));
 473
 474                 iotable_init(&map, 1);
 475         }
 476 }
 477
 478 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, unsigned long addr, void *data)
 479 {
 480         struct page *page = virt_to_page(addr);
 481         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
 482
 483         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
 484         return 0;
 485 }
 486
 487 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
 488 {
 489         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
 490         unsigned end = start + size;
 491
 492         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
 493         flush_tlb_kernel_range(start, end);
 494 }
 495
 496 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 497                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 498                                  const void *caller, bool want_vaddr)
 499 {
 500         struct page *page;
 501         void *ptr = NULL;
 502         /*
 503          * __alloc_remap_buffer is only called when the device is
 504          * non-coherent
 505          */
 506         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, NORMAL);
 507         if (!page)
 508                 return NULL;
 509         if (!want_vaddr)
 510                 goto out;
 511
 512         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
 513         if (!ptr) {
 514                 __dma_free_buffer(page, size);
 515                 return NULL;
 516         }
 517
 518  out:
 519         *ret_page = page;
 520         return ptr;
 521 }
 522
 523 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
 524 {
 525         unsigned long val;
 526         void *ptr = NULL;
 527
 528         if (!atomic_pool) {
 529                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
 530                 return NULL;
 531         }
 532
 533         val = gen_pool_alloc(atomic_pool, size);
 534         if (val) {
 535                 phys_addr_t phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, val);
 536
 537                 *ret_page = phys_to_page(phys);
 538                 ptr = (void *)val;
 539         }
 540
 541         return ptr;
 542 }
 543
 544 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
 545 {
 546         return addr_in_gen_pool(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
 547 }
 548
 549 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
 550 {
 551         if (!__in_atomic_pool(start, size))
 552                 return 0;
 553
 554         gen_pool_free(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
 555
 556         return 1;
 557 }
 558
 559 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
 560                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
 561                                      const void *caller, bool want_vaddr,
 562                                      int coherent_flag, gfp_t gfp)
 563 {
 564         unsigned long order = get_order(size);
 565         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
 566         struct page *page;
 567         void *ptr = NULL;
 568
 569         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order, gfp & __GFP_NOWARN);
 570         if (!page)
 571                 return NULL;
 572
 573         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
 574
 575         if (!want_vaddr)
 576                 goto out;
 577
 578         if (PageHighMem(page)) {
 579                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
 580                 if (!ptr) {
 581                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
 582                         return NULL;
 583                 }
 584         } else {
 585                 __dma_remap(page, size, prot);
 586                 ptr = page_address(page);
 587         }
 588
 589  out:
 590         *ret_page = page;
 591         return ptr;
 592 }
 593
 594 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
 595                                    void *cpu_addr, size_t size, bool want_vaddr)
 596 {
 597         if (want_vaddr) {
 598                 if (PageHighMem(page))
 599                         __dma_free_remap(cpu_addr, size);
 600                 else
 601                         __dma_remap(page, size, PAGE_KERNEL);
 602         }
 603         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
 604 }
 605
 606 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(unsigned long attrs, pgprot_t prot)
 607 {
 608         prot = (attrs & DMA_ATTR_WRITE_COMBINE) ?
 609                         pgprot_writecombine(prot) :
 610                         pgprot_dmacoherent(prot);
 611         return prot;
 612 }
 613
 614 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
 615                                    struct page **ret_page)
 616 {
 617         struct page *page;
 618         /* __alloc_simple_buffer is only called when the device is coherent */
 619         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, COHERENT);
 620         if (!page)
 621                 return NULL;
 622
 623         *ret_page = page;
 624         return page_address(page);
 625 }
 626
 627 static void *simple_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
 628                                     struct page **ret_page)
 629 {
 630         return __alloc_simple_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
 631                                      ret_page);
 632 }
 633
 634 static void simple_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
 635 {
 636         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
 637 }
 638
 639 static struct arm_dma_allocator simple_allocator = {
 640         .alloc = simple_allocator_alloc,
 641         .free = simple_allocator_free,
 642 };
 643
 644 static void *cma_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
 645                                  struct page **ret_page)
 646 {
 647         return __alloc_from_contiguous(args->dev, args->size, args->prot,
 648                                        ret_page, args->caller,
 649                                        args->want_vaddr, args->coherent_flag,
 650                                        args->gfp);
 651 }
 652
 653 static void cma_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
 654 {
 655         __free_from_contiguous(args->dev, args->page, args->cpu_addr,
 656                                args->size, args->want_vaddr);
 657 }
 658
 659 static struct arm_dma_allocator cma_allocator = {
 660         .alloc = cma_allocator_alloc,
 661         .free = cma_allocator_free,
 662 };
 663
 664 static void *pool_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
 665                                   struct page **ret_page)
 666 {
 667         return __alloc_from_pool(args->size, ret_page);
 668 }
 669
 670 static void pool_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
 671 {
 672         __free_from_pool(args->cpu_addr, args->size);
 673 }
 674
 675 static struct arm_dma_allocator pool_allocator = {
 676         .alloc = pool_allocator_alloc,
 677         .free = pool_allocator_free,
 678 };
 679
 680 static void *remap_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
 681                                    struct page **ret_page)
 682 {
 683         return __alloc_remap_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
 684                                     args->prot, ret_page, args->caller,
 685                                     args->want_vaddr);
 686 }
 687
 688 static void remap_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
 689 {
 690         if (args->want_vaddr)
 691                 __dma_free_remap(args->cpu_addr, args->size);
 692
 693         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
 694 }
 695
 696 static struct arm_dma_allocator remap_allocator = {
 697         .alloc = remap_allocator_alloc,
 698         .free = remap_allocator_free,
 699 };
 700
 701 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 702                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent,
 703                          unsigned long attrs, const void *caller)
 704 {
 705         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
 706         struct page *page = NULL;
 707         void *addr;
 708         bool allowblock, cma;
 709         struct arm_dma_buffer *buf;
 710         struct arm_dma_alloc_args args = {
 711                 .dev = dev,
 712                 .size = PAGE_ALIGN(size),
 713                 .gfp = gfp,
 714                 .prot = prot,
 715                 .caller = caller,
 716                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
 717                 .coherent_flag = is_coherent ? COHERENT : NORMAL,
 718         };
 719
 720 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
 721         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
 722         if (limit && size >= limit) {
 723                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
 724                         size, mask);
 725                 return NULL;
 726         }
 727 #endif
 728
 729         if (!mask)
 730                 return NULL;
 731
 732         buf = kzalloc(sizeof(*buf),
 733                       gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_DMA32 | __GFP_HIGHMEM));
 734         if (!buf)
 735                 return NULL;
 736
 737         if (mask < 0xffffffffULL)
 738                 gfp |= GFP_DMA;
 739
 740         /*
 741          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
 742          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
 743          * handle them.  The real problem is that this flag probably
 744          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
 745          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
 746          */
 747         gfp &= ~(__GFP_COMP);
 748         args.gfp = gfp;
 749
 750         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
 751         allowblock = gfpflags_allow_blocking(gfp);
 752         cma = allowblock ? dev_get_cma_area(dev) : false;
 753
 754         if (cma)
 755                 buf->allocator = &cma_allocator;
 756         else if (is_coherent)
 757                 buf->allocator = &simple_allocator;
 758         else if (allowblock)
 759                 buf->allocator = &remap_allocator;
 760         else
 761                 buf->allocator = &pool_allocator;
 762
 763         addr = buf->allocator->alloc(&args, &page);
 764
 765         if (page) {
 766                 unsigned long flags;
 767
 768                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
 769                 buf->virt = args.want_vaddr ? addr : page;
 770
 771                 spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
 772                 list_add(&buf->list, &arm_dma_bufs);
 773                 spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
 774         } else {
 775                 kfree(buf);
 776         }
 777
 778         return args.want_vaddr ? addr : page;
 779 }
 780
 781 /*
 782  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
 783  * virtual and bus address for that space.
 784  */
 785 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
 786                     gfp_t gfp, unsigned long attrs)
 787 {
 788         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
 789
 790         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
 791                            attrs, __builtin_return_address(0));
 792 }
 793
 794 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
 795         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
 796 {
 797         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, PAGE_KERNEL, true,
 798                            attrs, __builtin_return_address(0));
 799 }
 800
 801 static int __arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 802                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 803                  unsigned long attrs)
 804 {
 805         int ret = -ENXIO;
 806         unsigned long nr_vma_pages = vma_pages(vma);
 807         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
 808         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
 809         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
 810
 811         if (dma_mmap_from_dev_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
 812                 return ret;
 813
 814         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
 815                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
 816                                       pfn + off,
 817                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
 818                                       vma->vm_page_prot);
 819         }
 820
 821         return ret;
 822 }
 823
 824 /*
 825  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
 826  */
 827 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 828                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 829                  unsigned long attrs)
 830 {
 831         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
 832 }
 833
 834 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
 835                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
 836                  unsigned long attrs)
 837 {
 838         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
 839         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
 840 }
 841
 842 /*
 843  * Free a buffer as defined by the above mapping.
 844  */
 845 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 846                            dma_addr_t handle, unsigned long attrs,
 847                            bool is_coherent)
 848 {
 849         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
 850         struct arm_dma_buffer *buf;
 851         struct arm_dma_free_args args = {
 852                 .dev = dev,
 853                 .size = PAGE_ALIGN(size),
 854                 .cpu_addr = cpu_addr,
 855                 .page = page,
 856                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
 857         };
 858
 859         buf = arm_dma_buffer_find(cpu_addr);
 860         if (WARN(!buf, "Freeing invalid buffer %p\n", cpu_addr))
 861                 return;
 862
 863         buf->allocator->free(&args);
 864         kfree(buf);
 865 }
 866
 867 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 868                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
 869 {
 870         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
 871 }
 872
 873 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
 874                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
 875 {
 876         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
 877 }
 878
 879 /*
 880  * The whole dma_get_sgtable() idea is fundamentally unsafe - it seems
 881  * that the intention is to allow exporting memory allocated via the
 882  * coherent DMA APIs through the dma_buf API, which only accepts a
 883  * scattertable.  This presents a couple of problems:
 884  * 1. Not all memory allocated via the coherent DMA APIs is backed by
 885  *    a struct page
 886  * 2. Passing coherent DMA memory into the streaming APIs is not allowed
 887  *    as we will try to flush the memory through a different alias to that
 888  *    actually being used (and the flushes are redundant.)
 889  */
 890 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
 891                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
 892                  unsigned long attrs)
 893 {
 894         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, handle);
 895         struct page *page;
 896         int ret;
 897
 898         /* If the PFN is not valid, we do not have a struct page */
 899         if (!pfn_valid(pfn))
 900                 return -ENXIO;
 901
 902         page = pfn_to_page(pfn);
 903
 904         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
 905         if (unlikely(ret))
 906                 return ret;
 907
 908         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
 909         return 0;
 910 }
 911
 912 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
 913         size_t size, enum dma_data_direction dir,
 914         void (*op)(const void *, size_t, int))
 915 {
 916         unsigned long pfn;
 917         size_t left = size;
 918
 919         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
 920         offset %= PAGE_SIZE;
 921
 922         /*
 923          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
 924          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
 925          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
 926          * optimized out.
 927          */
 928         do {
 929                 size_t len = left;
 930                 void *vaddr;
 931
 932                 page = pfn_to_page(pfn);
 933
 934                 if (PageHighMem(page)) {
 935                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
 936                                 len = PAGE_SIZE - offset;
 937
 938                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
 939                                 vaddr = kmap_atomic(page);
 940                                 op(vaddr + offset, len, dir);
 941                                 kunmap_atomic(vaddr);
 942                         } else {
 943                                 vaddr = kmap_high_get(page);
 944                                 if (vaddr) {
 945                                         op(vaddr + offset, len, dir);
 946                                         kunmap_high(page);
 947                                 }
 948                         }
 949                 } else {
 950                         vaddr = page_address(page) + offset;
 951                         op(vaddr, len, dir);
 952                 }
 953                 offset = 0;
 954                 pfn++;
 955                 left -= len;
 956         } while (left);
 957 }
 958
 959 /*
 960  * Make an area consistent for devices.
 961  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
 962  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
 963  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
 964  */
 965 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
 966         size_t size, enum dma_data_direction dir)
 967 {
 968         phys_addr_t paddr;
 969
 970         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
 971
 972         paddr = page_to_phys(page) + off;
 973         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
 974                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
 975         } else {
 976                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
 977         }
 978         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
 979 }
 980
 981 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
 982         size_t size, enum dma_data_direction dir)
 983 {
 984         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + off;
 985
 986         /* FIXME: non-speculating: not required */
 987         /* in any case, don't bother invalidating if DMA to device */
 988         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
 989                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
 990
 991                 dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
 992         }
 993
 994         /*
 995          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
 996          */
 997         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
 998                 unsigned long pfn;
 999                 size_t left = size;
1000
1001                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
1002                 off %= PAGE_SIZE;
1003                 if (off) {
1004                         pfn++;
1005                         left -= PAGE_SIZE - off;
1006                 }
1007                 while (left >= PAGE_SIZE) {
1008                         page = pfn_to_page(pfn++);
1009                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
1010                         left -= PAGE_SIZE;
1011                 }
1012         }
1013 }
1014
1015 /**
1016  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1017  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1018  * @sg: list of buffers
1019  * @nents: number of buffers to map
1020  * @dir: DMA transfer direction
1021  *
1022  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1023  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
1024  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
1025  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
1026  * sg_dma_{address,length}.
1027  *
1028  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
1029  * here.
1030  */
1031 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1032                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1033 {
1034         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1035         struct scatterlist *s;
1036         int i, j;
1037
1038         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1039 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
1040                 s->dma_length = s->length;
1041 #endif
1042                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
1043                                                 s->length, dir, attrs);
1044                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
1045                         goto bad_mapping;
1046         }
1047         return nents;
1048
1049  bad_mapping:
1050         for_each_sg(sg, s, i, j)
1051                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1052         return 0;
1053 }
1054
1055 /**
1056  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1057  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1058  * @sg: list of buffers
1059  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1060  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1061  *
1062  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1063  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1064  */
1065 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1066                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1067 {
1068         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1069         struct scatterlist *s;
1070
1071         int i;
1072
1073         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1074                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1075 }
1076
1077 /**
1078  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
1079  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1080  * @sg: list of buffers
1081  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1082  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1083  */
1084 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1085                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1086 {
1087         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1088         struct scatterlist *s;
1089         int i;
1090
1091         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1092                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1093                                          dir);
1094 }
1095
1096 /**
1097  * arm_dma_sync_sg_for_device
1098  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1099  * @sg: list of buffers
1100  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1101  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1102  */
1103 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1104                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1105 {
1106         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1107         struct scatterlist *s;
1108         int i;
1109
1110         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1111                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1112                                             dir);
1113 }
1114
1115 /*
1116  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
1117  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
1118  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
1119  * to this function.
1120  */
1121 int arm_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
1122 {
1123         return __dma_supported(dev, mask, false);
1124 }
1125
1126 static const struct dma_map_ops *arm_get_dma_map_ops(bool coherent)
1127 {
1128         return coherent ? &arm_coherent_dma_ops : &arm_dma_ops;
1129 }
1130
1131 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1132
1133 static int __dma_info_to_prot(enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1134 {
1135         int prot = 0;
1136
1137         if (attrs & DMA_ATTR_PRIVILEGED)
1138                 prot |= IOMMU_PRIV;
1139
1140         switch (dir) {
1141         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1142                 return prot | IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1143         case DMA_TO_DEVICE:
1144                 return prot | IOMMU_READ;
1145         case DMA_FROM_DEVICE:
1146                 return prot | IOMMU_WRITE;
1147         default:
1148                 return prot;
1149         }
1150 }
1151
1152 /* IOMMU */
1153
1154 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping);
1155
1156 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1157                                       size_t size)
1158 {
1159         unsigned int order = get_order(size);
1160         unsigned int align = 0;
1161         unsigned int count, start;
1162         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1163         unsigned long flags;
1164         dma_addr_t iova;
1165         int i;
1166
1167         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1168                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1169
1170         count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1171         align = (1 << order) - 1;
1172
1173         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1174         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++) {
1175                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1176                                 mapping->bits, 0, count, align);
1177
1178                 if (start > mapping->bits)
1179                         continue;
1180
1181                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1182                 break;
1183         }
1184
1185         /*
1186          * No unused range found. Try to extend the existing mapping
1187          * and perform a second attempt to reserve an IO virtual
1188          * address range of size bytes.
1189          */
1190         if (i == mapping->nr_bitmaps) {
1191                 if (extend_iommu_mapping(mapping)) {
1192                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1193                         return DMA_MAPPING_ERROR;
1194                 }
1195
1196                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1197                                 mapping->bits, 0, count, align);
1198
1199                 if (start > mapping->bits) {
1200                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1201                         return DMA_MAPPING_ERROR;
1202                 }
1203
1204                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1205         }
1206         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1207
1208         iova = mapping->base + (mapping_size * i);
1209         iova += start << PAGE_SHIFT;
1210
1211         return iova;
1212 }
1213
1214 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1215                                dma_addr_t addr, size_t size)
1216 {
1217         unsigned int start, count;
1218         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1219         unsigned long flags;
1220         dma_addr_t bitmap_base;
1221         u32 bitmap_index;
1222
1223         if (!size)
1224                 return;
1225
1226         bitmap_index = (u32) (addr - mapping->base) / (u32) mapping_size;
1227         BUG_ON(addr < mapping->base || bitmap_index > mapping->extensions);
1228
1229         bitmap_base = mapping->base + mapping_size * bitmap_index;
1230
1231         start = (addr - bitmap_base) >> PAGE_SHIFT;
1232
1233         if (addr + size > bitmap_base + mapping_size) {
1234                 /*
1235                  * The address range to be freed reaches into the iova
1236                  * range of the next bitmap. This should not happen as
1237                  * we don't allow this in __alloc_iova (at the
1238                  * moment).
1239                  */
1240                 BUG();
1241         } else
1242                 count = size >> PAGE_SHIFT;
1243
1244         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1245         bitmap_clear(mapping->bitmaps[bitmap_index], start, count);
1246         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1247 }
1248
1249 /* We'll try 2M, 1M, 64K, and finally 4K; array must end with 0! */
1250 static const int iommu_order_array[] = { 9, 8, 4, 0 };
1251
1252 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1253                                           gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1254                                           int coherent_flag)
1255 {
1256         struct page **pages;
1257         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1258         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1259         int i = 0;
1260         int order_idx = 0;
1261
1262         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1263                 pages = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
1264         else
1265                 pages = vzalloc(array_size);
1266         if (!pages)
1267                 return NULL;
1268
1269         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS)
1270         {
1271                 unsigned long order = get_order(size);
1272                 struct page *page;
1273
1274                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order,
1275                                                  gfp & __GFP_NOWARN);
1276                 if (!page)
1277                         goto error;
1278
1279                 __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
1280
1281                 for (i = 0; i < count; i++)
1282                         pages[i] = page + i;
1283
1284                 return pages;
1285         }
1286
1287         /* Go straight to 4K chunks if caller says it's OK. */
1288         if (attrs & DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES)
1289                 order_idx = ARRAY_SIZE(iommu_order_array) - 1;
1290
1291         /*
1292          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1293          */
1294         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1295
1296         while (count) {
1297                 int j, order;
1298
1299                 order = iommu_order_array[order_idx];
1300
1301                 /* Drop down when we get small */
1302                 if (__fls(count) < order) {
1303                         order_idx++;
1304                         continue;
1305                 }
1306
1307                 if (order) {
1308                         /* See if it's easy to allocate a high-order chunk */
1309                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NORETRY, order);
1310
1311                         /* Go down a notch at first sign of pressure */
1312                         if (!pages[i]) {
1313                                 order_idx++;
1314                                 continue;
1315                         }
1316                 } else {
1317                         pages[i] = alloc_pages(gfp, 0);
1318                         if (!pages[i])
1319                                 goto error;
1320                 }
1321
1322                 if (order) {
1323                         split_page(pages[i], order);
1324                         j = 1 << order;
1325                         while (--j)
1326                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1327                 }
1328
1329                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order, coherent_flag);
1330                 i += 1 << order;
1331                 count -= 1 << order;
1332         }
1333
1334         return pages;
1335 error:
1336         while (i--)
1337                 if (pages[i])
1338                         __free_pages(pages[i], 0);
1339         kvfree(pages);
1340         return NULL;
1341 }
1342
1343 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1344                                size_t size, unsigned long attrs)
1345 {
1346         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1347         int i;
1348
1349         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS) {
1350                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1351         } else {
1352                 for (i = 0; i < count; i++)
1353                         if (pages[i])
1354                                 __free_pages(pages[i], 0);
1355         }
1356
1357         kvfree(pages);
1358         return 0;
1359 }
1360
1361 /*
1362  * Create a CPU mapping for a specified pages
1363  */
1364 static void *
1365 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1366                     const void *caller)
1367 {
1368         return dma_common_pages_remap(pages, size,
1369                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP, prot, caller);
1370 }
1371
1372 /*
1373  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1374  */
1375 static dma_addr_t
1376 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size,
1377                        unsigned long attrs)
1378 {
1379         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1380         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1381         dma_addr_t dma_addr, iova;
1382         int i;
1383
1384         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1385         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1386                 return dma_addr;
1387
1388         iova = dma_addr;
1389         for (i = 0; i < count; ) {
1390                 int ret;
1391
1392                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1393                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1394                 unsigned int len, j;
1395
1396                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1397                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1398                                 break;
1399
1400                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1401                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1402                                 __dma_info_to_prot(DMA_BIDIRECTIONAL, attrs));
1403                 if (ret < 0)
1404                         goto fail;
1405                 iova += len;
1406                 i = j;
1407         }
1408         return dma_addr;
1409 fail:
1410         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1411         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1412         return DMA_MAPPING_ERROR;
1413 }
1414
1415 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1416 {
1417         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1418
1419         /*
1420          * add optional in-page offset from iova to size and align
1421          * result to page size
1422          */
1423         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1424         iova &= PAGE_MASK;
1425
1426         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1427         __free_iova(mapping, iova, size);
1428         return 0;
1429 }
1430
1431 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1432 {
1433         struct page *page;
1434         phys_addr_t phys;
1435
1436         phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, (unsigned long)addr);
1437         page = phys_to_page(phys);
1438
1439         return (struct page **)page;
1440 }
1441
1442 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, unsigned long attrs)
1443 {
1444         struct vm_struct *area;
1445
1446         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1447                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1448
1449         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1450                 return cpu_addr;
1451
1452         area = find_vm_area(cpu_addr);
1453         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1454                 return area->pages;
1455         return NULL;
1456 }
1457
1458 static void *__iommu_alloc_simple(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
1459                                   dma_addr_t *handle, int coherent_flag,
1460                                   unsigned long attrs)
1461 {
1462         struct page *page;
1463         void *addr;
1464
1465         if (coherent_flag  == COHERENT)
1466                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
1467         else
1468                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1469         if (!addr)
1470                 return NULL;
1471
1472         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size, attrs);
1473         if (*handle == DMA_MAPPING_ERROR)
1474                 goto err_mapping;
1475
1476         return addr;
1477
1478 err_mapping:
1479         __free_from_pool(addr, size);
1480         return NULL;
1481 }
1482
1483 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1484                         dma_addr_t handle, size_t size, int coherent_flag)
1485 {
1486         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1487         if (coherent_flag == COHERENT)
1488                 __dma_free_buffer(virt_to_page(cpu_addr), size);
1489         else
1490                 __free_from_pool(cpu_addr, size);
1491 }
1492
1493 static void *__arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1494             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1495             int coherent_flag)
1496 {
1497         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
1498         struct page **pages;
1499         void *addr = NULL;
1500
1501         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
1502         size = PAGE_ALIGN(size);
1503
1504         if (coherent_flag  == COHERENT || !gfpflags_allow_blocking(gfp))
1505                 return __iommu_alloc_simple(dev, size, gfp, handle,
1506                                             coherent_flag, attrs);
1507
1508         /*
1509          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1510          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1511          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1512          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1513          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1514          */
1515         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1516
1517         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs, coherent_flag);
1518         if (!pages)
1519                 return NULL;
1520
1521         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size, attrs);
1522         if (*handle == DMA_MAPPING_ERROR)
1523                 goto err_buffer;
1524
1525         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1526                 return pages;
1527
1528         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1529                                    __builtin_return_address(0));
1530         if (!addr)
1531                 goto err_mapping;
1532
1533         return addr;
1534
1535 err_mapping:
1536         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1537 err_buffer:
1538         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1539         return NULL;
1540 }
1541
1542 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1543             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1544 {
1545         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, NORMAL);
1546 }
1547
1548 static void *arm_coherent_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1549                     dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1550 {
1551         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, COHERENT);
1552 }
1553
1554 static int __arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1555                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1556                     unsigned long attrs)
1557 {
1558         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1559         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1560         int err;
1561
1562         if (!pages)
1563                 return -ENXIO;
1564
1565         if (vma->vm_pgoff >= nr_pages)
1566                 return -ENXIO;
1567
1568         err = vm_map_pages(vma, pages, nr_pages);
1569         if (err)
1570                 pr_err("Remapping memory failed: %d\n", err);
1571
1572         return err;
1573 }
1574 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1575                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1576                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1577 {
1578         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1579
1580         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1581 }
1582
1583 static int arm_coherent_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1584                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1585                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1586 {
1587         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1588 }
1589
1590 /*
1591  * free a page as defined by the above mapping.
1592  * Must not be called with IRQs disabled.
1593  */
1594 void __arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1595         dma_addr_t handle, unsigned long attrs, int coherent_flag)
1596 {
1597         struct page **pages;
1598         size = PAGE_ALIGN(size);
1599
1600         if (coherent_flag == COHERENT || __in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1601                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size, coherent_flag);
1602                 return;
1603         }
1604
1605         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1606         if (!pages) {
1607                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1608                 return;
1609         }
1610
1611         if ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0) {
1612                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
1613                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
1614         }
1615
1616         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1617         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1618 }
1619
1620 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1621                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1622 {
1623         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, NORMAL);
1624 }
1625
1626 void arm_coherent_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1627                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1628 {
1629         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, COHERENT);
1630 }
1631
1632 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1633                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1634                                  size_t size, unsigned long attrs)
1635 {
1636         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1637         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1638
1639         if (!pages)
1640                 return -ENXIO;
1641
1642         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1643                                          GFP_KERNEL);
1644 }
1645
1646 /*
1647  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1648  */
1649 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1650                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1651                           enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1652                           bool is_coherent)
1653 {
1654         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1655         dma_addr_t iova, iova_base;
1656         int ret = 0;
1657         unsigned int count;
1658         struct scatterlist *s;
1659         int prot;
1660
1661         size = PAGE_ALIGN(size);
1662         *handle = DMA_MAPPING_ERROR;
1663
1664         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1665         if (iova == DMA_MAPPING_ERROR)
1666                 return -ENOMEM;
1667
1668         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1669                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1670                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1671
1672                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1673                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1674
1675                 prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1676
1677                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1678                 if (ret < 0)
1679                         goto fail;
1680                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1681                 iova += len;
1682         }
1683         *handle = iova_base;
1684
1685         return 0;
1686 fail:
1687         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1688         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1689         return ret;
1690 }
1691
1692 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1693                      enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1694                      bool is_coherent)
1695 {
1696         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1697         int i, count = 0;
1698         unsigned int offset = s->offset;
1699         unsigned int size = s->offset + s->length;
1700         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1701
1702         for (i = 1; i < nents; i++) {
1703                 s = sg_next(s);
1704
1705                 s->dma_address = DMA_MAPPING_ERROR;
1706                 s->dma_length = 0;
1707
1708                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1709                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1710                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1711                                 goto bad_mapping;
1712
1713                         dma->dma_address += offset;
1714                         dma->dma_length = size - offset;
1715
1716                         size = offset = s->offset;
1717                         start = s;
1718                         dma = sg_next(dma);
1719                         count += 1;
1720                 }
1721                 size += s->length;
1722         }
1723         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1724                 is_coherent) < 0)
1725                 goto bad_mapping;
1726
1727         dma->dma_address += offset;
1728         dma->dma_length = size - offset;
1729
1730         return count+1;
1731
1732 bad_mapping:
1733         for_each_sg(sg, s, count, i)
1734                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1735         return 0;
1736 }
1737
1738 /**
1739  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1740  * @dev: valid struct device pointer
1741  * @sg: list of buffers
1742  * @nents: number of buffers to map
1743  * @dir: DMA transfer direction
1744  *
1745  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1746  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1747  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1748  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1749  */
1750 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1751                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1752 {
1753         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1754 }
1755
1756 /**
1757  * arm_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 buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1764  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1765  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1766  * sg_dma_{address,length}.
1767  */
1768 int arm_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, false);
1772 }
1773
1774 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1775                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1776                 unsigned long attrs, bool is_coherent)
1777 {
1778         struct scatterlist *s;
1779         int i;
1780
1781         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1782                 if (sg_dma_len(s))
1783                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1784                                                sg_dma_len(s));
1785                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1786                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1787                                               s->length, dir);
1788         }
1789 }
1790
1791 /**
1792  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1793  * @dev: valid struct device pointer
1794  * @sg: list of buffers
1795  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1796  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1797  *
1798  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1799  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1800  */
1801 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1802                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1803                 unsigned long attrs)
1804 {
1805         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1806 }
1807
1808 /**
1809  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1810  * @dev: valid struct device pointer
1811  * @sg: list of buffers
1812  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1813  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1814  *
1815  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1816  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1817  */
1818 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1819                         enum dma_data_direction dir,
1820                         unsigned long attrs)
1821 {
1822         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1823 }
1824
1825 /**
1826  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1827  * @dev: valid struct device pointer
1828  * @sg: list of buffers
1829  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1830  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1831  */
1832 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1833                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1834 {
1835         struct scatterlist *s;
1836         int i;
1837
1838         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1839                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1840
1841 }
1842
1843 /**
1844  * arm_iommu_sync_sg_for_device
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_device(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_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1858 }
1859
1860
1861 /**
1862  * arm_coherent_iommu_map_page
1863  * @dev: valid struct device pointer
1864  * @page: page that buffer resides in
1865  * @offset: offset into page for start of buffer
1866  * @size: size of buffer to map
1867  * @dir: DMA transfer direction
1868  *
1869  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1870  */
1871 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1872              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1873              unsigned long attrs)
1874 {
1875         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1876         dma_addr_t dma_addr;
1877         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1878
1879         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1880         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1881                 return dma_addr;
1882
1883         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1884
1885         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1886         if (ret < 0)
1887                 goto fail;
1888
1889         return dma_addr + offset;
1890 fail:
1891         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1892         return DMA_MAPPING_ERROR;
1893 }
1894
1895 /**
1896  * arm_iommu_map_page
1897  * @dev: valid struct device pointer
1898  * @page: page that buffer resides in
1899  * @offset: offset into page for start of buffer
1900  * @size: size of buffer to map
1901  * @dir: DMA transfer direction
1902  *
1903  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1904  */
1905 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1906              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1907              unsigned long attrs)
1908 {
1909         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1910                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1911
1912         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1913 }
1914
1915 /**
1916  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1917  * @dev: valid struct device pointer
1918  * @handle: DMA address of buffer
1919  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1920  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1921  *
1922  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1923  */
1924 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1925                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1926 {
1927         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1928         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1929         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1930         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1931
1932         if (!iova)
1933                 return;
1934
1935         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1936         __free_iova(mapping, iova, len);
1937 }
1938
1939 /**
1940  * arm_iommu_unmap_page
1941  * @dev: valid struct device pointer
1942  * @handle: DMA address of buffer
1943  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1944  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1945  *
1946  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1947  */
1948 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1949                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1950 {
1951         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1952         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1953         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
1954         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1955         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1956
1957         if (!iova)
1958                 return;
1959
1960         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1961                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
1962
1963         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1964         __free_iova(mapping, iova, len);
1965 }
1966
1967 /**
1968  * arm_iommu_map_resource - map a device resource for DMA
1969  * @dev: valid struct device pointer
1970  * @phys_addr: physical address of resource
1971  * @size: size of resource to map
1972  * @dir: DMA transfer direction
1973  */
1974 static dma_addr_t arm_iommu_map_resource(struct device *dev,
1975                 phys_addr_t phys_addr, size_t size,
1976                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1977 {
1978         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1979         dma_addr_t dma_addr;
1980         int ret, prot;
1981         phys_addr_t addr = phys_addr & PAGE_MASK;
1982         unsigned int offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
1983         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1984
1985         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1986         if (dma_addr == DMA_MAPPING_ERROR)
1987                 return dma_addr;
1988
1989         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs) | IOMMU_MMIO;
1990
1991         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, addr, len, prot);
1992         if (ret < 0)
1993                 goto fail;
1994
1995         return dma_addr + offset;
1996 fail:
1997         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1998         return DMA_MAPPING_ERROR;
1999 }
2000
2001 /**
2002  * arm_iommu_unmap_resource - unmap a device DMA resource
2003  * @dev: valid struct device pointer
2004  * @dma_handle: DMA address to resource
2005  * @size: size of resource to map
2006  * @dir: DMA transfer direction
2007  */
2008 static void arm_iommu_unmap_resource(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
2009                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
2010                 unsigned long attrs)
2011 {
2012         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2013         dma_addr_t iova = dma_handle & PAGE_MASK;
2014         unsigned int offset = dma_handle & ~PAGE_MASK;
2015         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2016
2017         if (!iova)
2018                 return;
2019
2020         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2021         __free_iova(mapping, iova, len);
2022 }
2023
2024 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
2025                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2026 {
2027         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2028         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2029         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2030         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2031
2032         if (!iova)
2033                 return;
2034
2035         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2036 }
2037
2038 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
2039                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2040 {
2041         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2042         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2043         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2044         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2045
2046         if (!iova)
2047                 return;
2048
2049         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
2050 }
2051
2052 const struct dma_map_ops iommu_ops = {
2053         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
2054         .free           = arm_iommu_free_attrs,
2055         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
2056         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2057
2058         .map_page               = arm_iommu_map_page,
2059         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
2060         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
2061         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
2062
2063         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
2064         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
2065         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
2066         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
2067
2068         .map_resource           = arm_iommu_map_resource,
2069         .unmap_resource         = arm_iommu_unmap_resource,
2070
2071         .dma_supported          = arm_dma_supported,
2072 };
2073
2074 const struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
2075         .alloc          = arm_coherent_iommu_alloc_attrs,
2076         .free           = arm_coherent_iommu_free_attrs,
2077         .mmap           = arm_coherent_iommu_mmap_attrs,
2078         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2079
2080         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
2081         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
2082
2083         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
2084         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
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 /**
2093  * arm_iommu_create_mapping
2094  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
2095  * @base: start address of the valid IO address space
2096  * @size: maximum size of the valid IO address space
2097  *
2098  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
2099  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
2100  * mapping with IOMMU aware functions.
2101  *
2102  * The client device need to be attached to the mapping with
2103  * arm_iommu_attach_device function.
2104  */
2105 struct dma_iommu_mapping *
2106 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, u64 size)
2107 {
2108         unsigned int bits = size >> PAGE_SHIFT;
2109         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(bits) * sizeof(long);
2110         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2111         int extensions = 1;
2112         int err = -ENOMEM;
2113
2114         /* currently only 32-bit DMA address space is supported */
2115         if (size > DMA_BIT_MASK(32) + 1)
2116                 return ERR_PTR(-ERANGE);
2117
2118         if (!bitmap_size)
2119                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2120
2121         if (bitmap_size > PAGE_SIZE) {
2122                 extensions = bitmap_size / PAGE_SIZE;
2123                 bitmap_size = PAGE_SIZE;
2124         }
2125
2126         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
2127         if (!mapping)
2128                 goto err;
2129
2130         mapping->bitmap_size = bitmap_size;
2131         mapping->bitmaps = kcalloc(extensions, sizeof(unsigned long *),
2132                                    GFP_KERNEL);
2133         if (!mapping->bitmaps)
2134                 goto err2;
2135
2136         mapping->bitmaps[0] = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
2137         if (!mapping->bitmaps[0])
2138                 goto err3;
2139
2140         mapping->nr_bitmaps = 1;
2141         mapping->extensions = extensions;
2142         mapping->base = base;
2143         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
2144
2145         spin_lock_init(&mapping->lock);
2146
2147         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2148         if (!mapping->domain)
2149                 goto err4;
2150
2151         kref_init(&mapping->kref);
2152         return mapping;
2153 err4:
2154         kfree(mapping->bitmaps[0]);
2155 err3:
2156         kfree(mapping->bitmaps);
2157 err2:
2158         kfree(mapping);
2159 err:
2160         return ERR_PTR(err);
2161 }
2162 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
2163
2164 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
2165 {
2166         int i;
2167         struct dma_iommu_mapping *mapping =
2168                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
2169
2170         iommu_domain_free(mapping->domain);
2171         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++)
2172                 kfree(mapping->bitmaps[i]);
2173         kfree(mapping->bitmaps);
2174         kfree(mapping);
2175 }
2176
2177 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2178 {
2179         int next_bitmap;
2180
2181         if (mapping->nr_bitmaps >= mapping->extensions)
2182                 return -EINVAL;
2183
2184         next_bitmap = mapping->nr_bitmaps;
2185         mapping->bitmaps[next_bitmap] = kzalloc(mapping->bitmap_size,
2186                                                 GFP_ATOMIC);
2187         if (!mapping->bitmaps[next_bitmap])
2188                 return -ENOMEM;
2189
2190         mapping->nr_bitmaps++;
2191
2192         return 0;
2193 }
2194
2195 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2196 {
2197         if (mapping)
2198                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2199 }
2200 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
2201
2202 static int __arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2203                                      struct dma_iommu_mapping *mapping)
2204 {
2205         int err;
2206
2207         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
2208         if (err)
2209                 return err;
2210
2211         kref_get(&mapping->kref);
2212         to_dma_iommu_mapping(dev) = mapping;
2213
2214         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
2215         return 0;
2216 }
2217
2218 /**
2219  * arm_iommu_attach_device
2220  * @dev: valid struct device pointer
2221  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
2222  *      arm_iommu_create_mapping)
2223  *
2224  * Attaches specified io address space mapping to the provided device.
2225  * This replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
2226  * IOMMU aware version.
2227  *
2228  * More than one client might be attached to the same io address space
2229  * mapping.
2230  */
2231 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2232                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
2233 {
2234         int err;
2235
2236         err = __arm_iommu_attach_device(dev, mapping);
2237         if (err)
2238                 return err;
2239
2240         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
2241         return 0;
2242 }
2243 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
2244
2245 /**
2246  * arm_iommu_detach_device
2247  * @dev: valid struct device pointer
2248  *
2249  * Detaches the provided device from a previously attached map.
2250  * This overwrites the dma_ops pointer with appropriate non-IOMMU ops.
2251  */
2252 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2253 {
2254         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2255
2256         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2257         if (!mapping) {
2258                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
2259                 return;
2260         }
2261
2262         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
2263         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2264         to_dma_iommu_mapping(dev) = NULL;
2265         set_dma_ops(dev, arm_get_dma_map_ops(dev->archdata.dma_coherent));
2266
2267         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
2268 }
2269 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
2270
2271 static const struct dma_map_ops *arm_get_iommu_dma_map_ops(bool coherent)
2272 {
2273         return coherent ? &iommu_coherent_ops : &iommu_ops;
2274 }
2275
2276 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2277                                     const struct iommu_ops *iommu)
2278 {
2279         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2280
2281         if (!iommu)
2282                 return false;
2283
2284         mapping = arm_iommu_create_mapping(dev->bus, dma_base, size);
2285         if (IS_ERR(mapping)) {
2286                 pr_warn("Failed to create %llu-byte IOMMU mapping for device %s\n",
2287                                 size, dev_name(dev));
2288                 return false;
2289         }
2290
2291         if (__arm_iommu_attach_device(dev, mapping)) {
2292                 pr_warn("Failed to attached device %s to IOMMU_mapping\n",
2293                                 dev_name(dev));
2294                 arm_iommu_release_mapping(mapping);
2295                 return false;
2296         }
2297
2298         return true;
2299 }
2300
2301 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev)
2302 {
2303         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2304
2305         if (!mapping)
2306                 return;
2307
2308         arm_iommu_detach_device(dev);
2309         arm_iommu_release_mapping(mapping);
2310 }
2311
2312 #else
2313
2314 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2315                                     const struct iommu_ops *iommu)
2316 {
2317         return false;
2318 }
2319
2320 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev) { }
2321
2322 #define arm_get_iommu_dma_map_ops arm_get_dma_map_ops
2323
2324 #endif  /* CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU */
2325
2326 void arch_setup_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2327                         const struct iommu_ops *iommu, bool coherent)
2328 {
2329         const struct dma_map_ops *dma_ops;
2330
2331         dev->archdata.dma_coherent = coherent;
2332
2333         /*
2334          * Don't override the dma_ops if they have already been set. Ideally
2335          * this should be the only location where dma_ops are set, remove this
2336          * check when all other callers of set_dma_ops will have disappeared.
2337          */
2338         if (dev->dma_ops)
2339                 return;
2340
2341         if (arm_setup_iommu_dma_ops(dev, dma_base, size, iommu))
2342                 dma_ops = arm_get_iommu_dma_map_ops(coherent);
2343         else
2344                 dma_ops = arm_get_dma_map_ops(coherent);
2345
2346         set_dma_ops(dev, dma_ops);
2347
2348 #ifdef CONFIG_XEN
2349         if (xen_initial_domain()) {
2350                 dev->archdata.dev_dma_ops = dev->dma_ops;
2351                 dev->dma_ops = xen_dma_ops;
2352         }
2353 #endif
2354         dev->archdata.dma_ops_setup = true;
2355 }
2356
2357 void arch_teardown_dma_ops(struct device *dev)
2358 {
2359         if (!dev->archdata.dma_ops_setup)
2360                 return;
2361
2362         arm_teardown_iommu_dma_ops(dev);
2363         /* Let arch_setup_dma_ops() start again from scratch upon re-probe */
2364         set_dma_ops(dev, NULL);
2365 }