drivers/iommu/io-pgtable-arm.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * CPU-agnostic ARM page table allocator.
   4  *
   5  * Copyright (C) 2014 ARM Limited
   6  *
   7  * Author: Will Deacon <will.deacon@arm.com>
   8  */
   9
  10 #define pr_fmt(fmt)     "arm-lpae io-pgtable: " fmt
  11
  12 #include <linux/atomic.h>
  13 #include <linux/bitops.h>
  14 #include <linux/io-pgtable.h>
  15 #include <linux/kernel.h>
  16 #include <linux/sizes.h>
  17 #include <linux/slab.h>
  18 #include <linux/types.h>
  19 #include <linux/dma-mapping.h>
  20
  21 #include <asm/barrier.h>
  22
  23 #define ARM_LPAE_MAX_ADDR_BITS          52
  24 #define ARM_LPAE_S2_MAX_CONCAT_PAGES    16
  25 #define ARM_LPAE_MAX_LEVELS             4
  26
  27 /* Struct accessors */
  28 #define io_pgtable_to_data(x)                                           \
  29         container_of((x), struct arm_lpae_io_pgtable, iop)
  30
  31 #define io_pgtable_ops_to_data(x)                                       \
  32         io_pgtable_to_data(io_pgtable_ops_to_pgtable(x))
  33
  34 /*
  35  * For consistency with the architecture, we always consider
  36  * ARM_LPAE_MAX_LEVELS levels, with the walk starting at level n >=0
  37  */
  38 #define ARM_LPAE_START_LVL(d)           (ARM_LPAE_MAX_LEVELS - (d)->levels)
  39
  40 /*
  41  * Calculate the right shift amount to get to the portion describing level l
  42  * in a virtual address mapped by the pagetable in d.
  43  */
  44 #define ARM_LPAE_LVL_SHIFT(l,d)                                         \
  45         ((((d)->levels - ((l) - ARM_LPAE_START_LVL(d) + 1))             \
  46           * (d)->bits_per_level) + (d)->pg_shift)
  47
  48 #define ARM_LPAE_GRANULE(d)             (1UL << (d)->pg_shift)
  49
  50 #define ARM_LPAE_PAGES_PER_PGD(d)                                       \
  51         DIV_ROUND_UP((d)->pgd_size, ARM_LPAE_GRANULE(d))
  52
  53 /*
  54  * Calculate the index at level l used to map virtual address a using the
  55  * pagetable in d.
  56  */
  57 #define ARM_LPAE_PGD_IDX(l,d)                                           \
  58         ((l) == ARM_LPAE_START_LVL(d) ? ilog2(ARM_LPAE_PAGES_PER_PGD(d)) : 0)
  59
  60 #define ARM_LPAE_LVL_IDX(a,l,d)                                         \
  61         (((u64)(a) >> ARM_LPAE_LVL_SHIFT(l,d)) &                        \
  62          ((1 << ((d)->bits_per_level + ARM_LPAE_PGD_IDX(l,d))) - 1))
  63
  64 /* Calculate the block/page mapping size at level l for pagetable in d. */
  65 #define ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(l,d)                                        \
  66         (1ULL << (ilog2(sizeof(arm_lpae_iopte)) +                       \
  67                 ((ARM_LPAE_MAX_LEVELS - (l)) * (d)->bits_per_level)))
  68
  69 /* Page table bits */
  70 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_SHIFT         0
  71 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_MASK          0x3
  72
  73 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_BLOCK         1
  74 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE         3
  75 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_PAGE          3
  76
  77 #define ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK          GENMASK_ULL(47,12)
  78
  79 #define ARM_LPAE_PTE_NSTABLE            (((arm_lpae_iopte)1) << 63)
  80 #define ARM_LPAE_PTE_XN                 (((arm_lpae_iopte)3) << 53)
  81 #define ARM_LPAE_PTE_AF                 (((arm_lpae_iopte)1) << 10)
  82 #define ARM_LPAE_PTE_SH_NS              (((arm_lpae_iopte)0) << 8)
  83 #define ARM_LPAE_PTE_SH_OS              (((arm_lpae_iopte)2) << 8)
  84 #define ARM_LPAE_PTE_SH_IS              (((arm_lpae_iopte)3) << 8)
  85 #define ARM_LPAE_PTE_NS                 (((arm_lpae_iopte)1) << 5)
  86 #define ARM_LPAE_PTE_VALID              (((arm_lpae_iopte)1) << 0)
  87
  88 #define ARM_LPAE_PTE_ATTR_LO_MASK       (((arm_lpae_iopte)0x3ff) << 2)
  89 /* Ignore the contiguous bit for block splitting */
  90 #define ARM_LPAE_PTE_ATTR_HI_MASK       (((arm_lpae_iopte)6) << 52)
  91 #define ARM_LPAE_PTE_ATTR_MASK          (ARM_LPAE_PTE_ATTR_LO_MASK |    \
  92                                          ARM_LPAE_PTE_ATTR_HI_MASK)
  93 /* Software bit for solving coherency races */
  94 #define ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC            (((arm_lpae_iopte)1) << 55)
  95
  96 /* Stage-1 PTE */
  97 #define ARM_LPAE_PTE_AP_UNPRIV          (((arm_lpae_iopte)1) << 6)
  98 #define ARM_LPAE_PTE_AP_RDONLY          (((arm_lpae_iopte)2) << 6)
  99 #define ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT     2
 100 #define ARM_LPAE_PTE_nG                 (((arm_lpae_iopte)1) << 11)
 101
 102 /* Stage-2 PTE */
 103 #define ARM_LPAE_PTE_HAP_FAULT          (((arm_lpae_iopte)0) << 6)
 104 #define ARM_LPAE_PTE_HAP_READ           (((arm_lpae_iopte)1) << 6)
 105 #define ARM_LPAE_PTE_HAP_WRITE          (((arm_lpae_iopte)2) << 6)
 106 #define ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_OIWB       (((arm_lpae_iopte)0xf) << 2)
 107 #define ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_NC         (((arm_lpae_iopte)0x5) << 2)
 108 #define ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_DEV        (((arm_lpae_iopte)0x1) << 2)
 109
 110 /* Register bits */
 111 #define ARM_32_LPAE_TCR_EAE             (1 << 31)
 112 #define ARM_64_LPAE_S2_TCR_RES1         (1 << 31)
 113
 114 #define ARM_LPAE_TCR_EPD1               (1 << 23)
 115
 116 #define ARM_LPAE_TCR_TG0_4K             (0 << 14)
 117 #define ARM_LPAE_TCR_TG0_64K            (1 << 14)
 118 #define ARM_LPAE_TCR_TG0_16K            (2 << 14)
 119
 120 #define ARM_LPAE_TCR_SH0_SHIFT          12
 121 #define ARM_LPAE_TCR_SH0_MASK           0x3
 122 #define ARM_LPAE_TCR_SH_NS              0
 123 #define ARM_LPAE_TCR_SH_OS              2
 124 #define ARM_LPAE_TCR_SH_IS              3
 125
 126 #define ARM_LPAE_TCR_ORGN0_SHIFT        10
 127 #define ARM_LPAE_TCR_IRGN0_SHIFT        8
 128 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_MASK           0x3
 129 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_NC             0
 130 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA           1
 131 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_WT             2
 132 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_WB             3
 133
 134 #define ARM_LPAE_TCR_SL0_SHIFT          6
 135 #define ARM_LPAE_TCR_SL0_MASK           0x3
 136
 137 #define ARM_LPAE_TCR_T0SZ_SHIFT         0
 138 #define ARM_LPAE_TCR_SZ_MASK            0xf
 139
 140 #define ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT           16
 141 #define ARM_LPAE_TCR_PS_MASK            0x7
 142
 143 #define ARM_LPAE_TCR_IPS_SHIFT          32
 144 #define ARM_LPAE_TCR_IPS_MASK           0x7
 145
 146 #define ARM_LPAE_TCR_PS_32_BIT          0x0ULL
 147 #define ARM_LPAE_TCR_PS_36_BIT          0x1ULL
 148 #define ARM_LPAE_TCR_PS_40_BIT          0x2ULL
 149 #define ARM_LPAE_TCR_PS_42_BIT          0x3ULL
 150 #define ARM_LPAE_TCR_PS_44_BIT          0x4ULL
 151 #define ARM_LPAE_TCR_PS_48_BIT          0x5ULL
 152 #define ARM_LPAE_TCR_PS_52_BIT          0x6ULL
 153
 154 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(n)     ((n) << 3)
 155 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_MASK         0xff
 156 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_DEVICE       0x04
 157 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_NC           0x44
 158 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_INC_OWBRWA   0xf4
 159 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_WBRWA        0xff
 160 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_NC       0
 161 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_CACHE    1
 162 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_DEV      2
 163 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_INC_OCACHE       3
 164
 165 #define ARM_MALI_LPAE_TTBR_ADRMODE_TABLE (3u << 0)
 166 #define ARM_MALI_LPAE_TTBR_READ_INNER   BIT(2)
 167 #define ARM_MALI_LPAE_TTBR_SHARE_OUTER  BIT(4)
 168
 169 /* IOPTE accessors */
 170 #define iopte_deref(pte,d) __va(iopte_to_paddr(pte, d))
 171
 172 #define iopte_type(pte,l)                                       \
 173         (((pte) >> ARM_LPAE_PTE_TYPE_SHIFT) & ARM_LPAE_PTE_TYPE_MASK)
 174
 175 #define iopte_prot(pte) ((pte) & ARM_LPAE_PTE_ATTR_MASK)
 176
 177 struct arm_lpae_io_pgtable {
 178         struct io_pgtable       iop;
 179
 180         int                     levels;
 181         size_t                  pgd_size;
 182         unsigned long           pg_shift;
 183         unsigned long           bits_per_level;
 184
 185         void                    *pgd;
 186 };
 187
 188 typedef u64 arm_lpae_iopte;
 189
 190 static inline bool iopte_leaf(arm_lpae_iopte pte, int lvl,
 191                               enum io_pgtable_fmt fmt)
 192 {
 193         if (lvl == (ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1) && fmt != ARM_MALI_LPAE)
 194                 return iopte_type(pte, lvl) == ARM_LPAE_PTE_TYPE_PAGE;
 195
 196         return iopte_type(pte, lvl) == ARM_LPAE_PTE_TYPE_BLOCK;
 197 }
 198
 199 static arm_lpae_iopte paddr_to_iopte(phys_addr_t paddr,
 200                                      struct arm_lpae_io_pgtable *data)
 201 {
 202         arm_lpae_iopte pte = paddr;
 203
 204         /* Of the bits which overlap, either 51:48 or 15:12 are always RES0 */
 205         return (pte | (pte >> (48 - 12))) & ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK;
 206 }
 207
 208 static phys_addr_t iopte_to_paddr(arm_lpae_iopte pte,
 209                                   struct arm_lpae_io_pgtable *data)
 210 {
 211         u64 paddr = pte & ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK;
 212
 213         if (data->pg_shift < 16)
 214                 return paddr;
 215
 216         /* Rotate the packed high-order bits back to the top */
 217         return (paddr | (paddr << (48 - 12))) & (ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK << 4);
 218 }
 219
 220 static bool selftest_running = false;
 221
 222 static dma_addr_t __arm_lpae_dma_addr(void *pages)
 223 {
 224         return (dma_addr_t)virt_to_phys(pages);
 225 }
 226
 227 static void *__arm_lpae_alloc_pages(size_t size, gfp_t gfp,
 228                                     struct io_pgtable_cfg *cfg)
 229 {
 230         struct device *dev = cfg->iommu_dev;
 231         int order = get_order(size);
 232         struct page *p;
 233         dma_addr_t dma;
 234         void *pages;
 235
 236         VM_BUG_ON((gfp & __GFP_HIGHMEM));
 237         p = alloc_pages_node(dev ? dev_to_node(dev) : NUMA_NO_NODE,
 238                              gfp | __GFP_ZERO, order);
 239         if (!p)
 240                 return NULL;
 241
 242         pages = page_address(p);
 243         if (!cfg->coherent_walk) {
 244                 dma = dma_map_single(dev, pages, size, DMA_TO_DEVICE);
 245                 if (dma_mapping_error(dev, dma))
 246                         goto out_free;
 247                 /*
 248                  * We depend on the IOMMU being able to work with any physical
 249                  * address directly, so if the DMA layer suggests otherwise by
 250                  * translating or truncating them, that bodes very badly...
 251                  */
 252                 if (dma != virt_to_phys(pages))
 253                         goto out_unmap;
 254         }
 255
 256         return pages;
 257
 258 out_unmap:
 259         dev_err(dev, "Cannot accommodate DMA translation for IOMMU page tables\n");
 260         dma_unmap_single(dev, dma, size, DMA_TO_DEVICE);
 261 out_free:
 262         __free_pages(p, order);
 263         return NULL;
 264 }
 265
 266 static void __arm_lpae_free_pages(void *pages, size_t size,
 267                                   struct io_pgtable_cfg *cfg)
 268 {
 269         if (!cfg->coherent_walk)
 270                 dma_unmap_single(cfg->iommu_dev, __arm_lpae_dma_addr(pages),
 271                                  size, DMA_TO_DEVICE);
 272         free_pages((unsigned long)pages, get_order(size));
 273 }
 274
 275 static void __arm_lpae_sync_pte(arm_lpae_iopte *ptep,
 276                                 struct io_pgtable_cfg *cfg)
 277 {
 278         dma_sync_single_for_device(cfg->iommu_dev, __arm_lpae_dma_addr(ptep),
 279                                    sizeof(*ptep), DMA_TO_DEVICE);
 280 }
 281
 282 static void __arm_lpae_set_pte(arm_lpae_iopte *ptep, arm_lpae_iopte pte,
 283                                struct io_pgtable_cfg *cfg)
 284 {
 285         *ptep = pte;
 286
 287         if (!cfg->coherent_walk)
 288                 __arm_lpae_sync_pte(ptep, cfg);
 289 }
 290
 291 static size_t __arm_lpae_unmap(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 292                                struct iommu_iotlb_gather *gather,
 293                                unsigned long iova, size_t size, int lvl,
 294                                arm_lpae_iopte *ptep);
 295
 296 static void __arm_lpae_init_pte(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 297                                 phys_addr_t paddr, arm_lpae_iopte prot,
 298                                 int lvl, arm_lpae_iopte *ptep)
 299 {
 300         arm_lpae_iopte pte = prot;
 301
 302         if (data->iop.cfg.quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS)
 303                 pte |= ARM_LPAE_PTE_NS;
 304
 305         if (data->iop.fmt != ARM_MALI_LPAE && lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1)
 306                 pte |= ARM_LPAE_PTE_TYPE_PAGE;
 307         else
 308                 pte |= ARM_LPAE_PTE_TYPE_BLOCK;
 309
 310         if (data->iop.fmt != ARM_MALI_LPAE)
 311                 pte |= ARM_LPAE_PTE_AF;
 312         pte |= ARM_LPAE_PTE_SH_IS;
 313         pte |= paddr_to_iopte(paddr, data);
 314
 315         __arm_lpae_set_pte(ptep, pte, &data->iop.cfg);
 316 }
 317
 318 static int arm_lpae_init_pte(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 319                              unsigned long iova, phys_addr_t paddr,
 320                              arm_lpae_iopte prot, int lvl,
 321                              arm_lpae_iopte *ptep)
 322 {
 323         arm_lpae_iopte pte = *ptep;
 324
 325         if (iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt)) {
 326                 /* We require an unmap first */
 327                 WARN_ON(!selftest_running);
 328                 return -EEXIST;
 329         } else if (iopte_type(pte, lvl) == ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE) {
 330                 /*
 331                  * We need to unmap and free the old table before
 332                  * overwriting it with a block entry.
 333                  */
 334                 arm_lpae_iopte *tblp;
 335                 size_t sz = ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data);
 336
 337                 tblp = ptep - ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 338                 if (__arm_lpae_unmap(data, NULL, iova, sz, lvl, tblp) != sz) {
 339                         WARN_ON(1);
 340                         return -EINVAL;
 341                 }
 342         }
 343
 344         __arm_lpae_init_pte(data, paddr, prot, lvl, ptep);
 345         return 0;
 346 }
 347
 348 static arm_lpae_iopte arm_lpae_install_table(arm_lpae_iopte *table,
 349                                              arm_lpae_iopte *ptep,
 350                                              arm_lpae_iopte curr,
 351                                              struct io_pgtable_cfg *cfg)
 352 {
 353         arm_lpae_iopte old, new;
 354
 355         new = __pa(table) | ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE;
 356         if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS)
 357                 new |= ARM_LPAE_PTE_NSTABLE;
 358
 359         /*
 360          * Ensure the table itself is visible before its PTE can be.
 361          * Whilst we could get away with cmpxchg64_release below, this
 362          * doesn't have any ordering semantics when !CONFIG_SMP.
 363          */
 364         dma_wmb();
 365
 366         old = cmpxchg64_relaxed(ptep, curr, new);
 367
 368         if (cfg->coherent_walk || (old & ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC))
 369                 return old;
 370
 371         /* Even if it's not ours, there's no point waiting; just kick it */
 372         __arm_lpae_sync_pte(ptep, cfg);
 373         if (old == curr)
 374                 WRITE_ONCE(*ptep, new | ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC);
 375
 376         return old;
 377 }
 378
 379 static int __arm_lpae_map(struct arm_lpae_io_pgtable *data, unsigned long iova,
 380                           phys_addr_t paddr, size_t size, arm_lpae_iopte prot,
 381                           int lvl, arm_lpae_iopte *ptep)
 382 {
 383         arm_lpae_iopte *cptep, pte;
 384         size_t block_size = ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data);
 385         size_t tblsz = ARM_LPAE_GRANULE(data);
 386         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 387
 388         /* Find our entry at the current level */
 389         ptep += ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 390
 391         /* If we can install a leaf entry at this level, then do so */
 392         if (size == block_size && (size & cfg->pgsize_bitmap))
 393                 return arm_lpae_init_pte(data, iova, paddr, prot, lvl, ptep);
 394
 395         /* We can't allocate tables at the final level */
 396         if (WARN_ON(lvl >= ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1))
 397                 return -EINVAL;
 398
 399         /* Grab a pointer to the next level */
 400         pte = READ_ONCE(*ptep);
 401         if (!pte) {
 402                 cptep = __arm_lpae_alloc_pages(tblsz, GFP_ATOMIC, cfg);
 403                 if (!cptep)
 404                         return -ENOMEM;
 405
 406                 pte = arm_lpae_install_table(cptep, ptep, 0, cfg);
 407                 if (pte)
 408                         __arm_lpae_free_pages(cptep, tblsz, cfg);
 409         } else if (!cfg->coherent_walk && !(pte & ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC)) {
 410                 __arm_lpae_sync_pte(ptep, cfg);
 411         }
 412
 413         if (pte && !iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt)) {
 414                 cptep = iopte_deref(pte, data);
 415         } else if (pte) {
 416                 /* We require an unmap first */
 417                 WARN_ON(!selftest_running);
 418                 return -EEXIST;
 419         }
 420
 421         /* Rinse, repeat */
 422         return __arm_lpae_map(data, iova, paddr, size, prot, lvl + 1, cptep);
 423 }
 424
 425 static arm_lpae_iopte arm_lpae_prot_to_pte(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 426                                            int prot)
 427 {
 428         arm_lpae_iopte pte;
 429
 430         if (data->iop.fmt == ARM_64_LPAE_S1 ||
 431             data->iop.fmt == ARM_32_LPAE_S1) {
 432                 pte = ARM_LPAE_PTE_nG;
 433                 if (!(prot & IOMMU_WRITE) && (prot & IOMMU_READ))
 434                         pte |= ARM_LPAE_PTE_AP_RDONLY;
 435                 if (!(prot & IOMMU_PRIV))
 436                         pte |= ARM_LPAE_PTE_AP_UNPRIV;
 437         } else {
 438                 pte = ARM_LPAE_PTE_HAP_FAULT;
 439                 if (prot & IOMMU_READ)
 440                         pte |= ARM_LPAE_PTE_HAP_READ;
 441                 if (prot & IOMMU_WRITE)
 442                         pte |= ARM_LPAE_PTE_HAP_WRITE;
 443         }
 444
 445         /*
 446          * Note that this logic is structured to accommodate Mali LPAE
 447          * having stage-1-like attributes but stage-2-like permissions.
 448          */
 449         if (data->iop.fmt == ARM_64_LPAE_S2 ||
 450             data->iop.fmt == ARM_32_LPAE_S2) {
 451                 if (prot & IOMMU_MMIO)
 452                         pte |= ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_DEV;
 453                 else if (prot & IOMMU_CACHE)
 454                         pte |= ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_OIWB;
 455                 else
 456                         pte |= ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_NC;
 457         } else {
 458                 if (prot & IOMMU_MMIO)
 459                         pte |= (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_DEV
 460                                 << ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT);
 461                 else if (prot & IOMMU_CACHE)
 462                         pte |= (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_CACHE
 463                                 << ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT);
 464                 else if (prot & IOMMU_QCOM_SYS_CACHE)
 465                         pte |= (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_INC_OCACHE
 466                                 << ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT);
 467         }
 468
 469         if (prot & IOMMU_NOEXEC)
 470                 pte |= ARM_LPAE_PTE_XN;
 471
 472         return pte;
 473 }
 474
 475 static int arm_lpae_map(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
 476                         phys_addr_t paddr, size_t size, int iommu_prot)
 477 {
 478         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 479         arm_lpae_iopte *ptep = data->pgd;
 480         int ret, lvl = ARM_LPAE_START_LVL(data);
 481         arm_lpae_iopte prot;
 482
 483         /* If no access, then nothing to do */
 484         if (!(iommu_prot & (IOMMU_READ | IOMMU_WRITE)))
 485                 return 0;
 486
 487         if (WARN_ON(iova >= (1ULL << data->iop.cfg.ias) ||
 488                     paddr >= (1ULL << data->iop.cfg.oas)))
 489                 return -ERANGE;
 490
 491         prot = arm_lpae_prot_to_pte(data, iommu_prot);
 492         ret = __arm_lpae_map(data, iova, paddr, size, prot, lvl, ptep);
 493         /*
 494          * Synchronise all PTE updates for the new mapping before there's
 495          * a chance for anything to kick off a table walk for the new iova.
 496          */
 497         wmb();
 498
 499         return ret;
 500 }
 501
 502 static void __arm_lpae_free_pgtable(struct arm_lpae_io_pgtable *data, int lvl,
 503                                     arm_lpae_iopte *ptep)
 504 {
 505         arm_lpae_iopte *start, *end;
 506         unsigned long table_size;
 507
 508         if (lvl == ARM_LPAE_START_LVL(data))
 509                 table_size = data->pgd_size;
 510         else
 511                 table_size = ARM_LPAE_GRANULE(data);
 512
 513         start = ptep;
 514
 515         /* Only leaf entries at the last level */
 516         if (lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1)
 517                 end = ptep;
 518         else
 519                 end = (void *)ptep + table_size;
 520
 521         while (ptep != end) {
 522                 arm_lpae_iopte pte = *ptep++;
 523
 524                 if (!pte || iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt))
 525                         continue;
 526
 527                 __arm_lpae_free_pgtable(data, lvl + 1, iopte_deref(pte, data));
 528         }
 529
 530         __arm_lpae_free_pages(start, table_size, &data->iop.cfg);
 531 }
 532
 533 static void arm_lpae_free_pgtable(struct io_pgtable *iop)
 534 {
 535         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_to_data(iop);
 536
 537         __arm_lpae_free_pgtable(data, ARM_LPAE_START_LVL(data), data->pgd);
 538         kfree(data);
 539 }
 540
 541 static size_t arm_lpae_split_blk_unmap(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 542                                        struct iommu_iotlb_gather *gather,
 543                                        unsigned long iova, size_t size,
 544                                        arm_lpae_iopte blk_pte, int lvl,
 545                                        arm_lpae_iopte *ptep)
 546 {
 547         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 548         arm_lpae_iopte pte, *tablep;
 549         phys_addr_t blk_paddr;
 550         size_t tablesz = ARM_LPAE_GRANULE(data);
 551         size_t split_sz = ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data);
 552         int i, unmap_idx = -1;
 553
 554         if (WARN_ON(lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS))
 555                 return 0;
 556
 557         tablep = __arm_lpae_alloc_pages(tablesz, GFP_ATOMIC, cfg);
 558         if (!tablep)
 559                 return 0; /* Bytes unmapped */
 560
 561         if (size == split_sz)
 562                 unmap_idx = ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 563
 564         blk_paddr = iopte_to_paddr(blk_pte, data);
 565         pte = iopte_prot(blk_pte);
 566
 567         for (i = 0; i < tablesz / sizeof(pte); i++, blk_paddr += split_sz) {
 568                 /* Unmap! */
 569                 if (i == unmap_idx)
 570                         continue;
 571
 572                 __arm_lpae_init_pte(data, blk_paddr, pte, lvl, &tablep[i]);
 573         }
 574
 575         pte = arm_lpae_install_table(tablep, ptep, blk_pte, cfg);
 576         if (pte != blk_pte) {
 577                 __arm_lpae_free_pages(tablep, tablesz, cfg);
 578                 /*
 579                  * We may race against someone unmapping another part of this
 580                  * block, but anything else is invalid. We can't misinterpret
 581                  * a page entry here since we're never at the last level.
 582                  */
 583                 if (iopte_type(pte, lvl - 1) != ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE)
 584                         return 0;
 585
 586                 tablep = iopte_deref(pte, data);
 587         } else if (unmap_idx >= 0) {
 588                 io_pgtable_tlb_add_page(&data->iop, gather, iova, size);
 589                 return size;
 590         }
 591
 592         return __arm_lpae_unmap(data, gather, iova, size, lvl, tablep);
 593 }
 594
 595 static size_t __arm_lpae_unmap(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 596                                struct iommu_iotlb_gather *gather,
 597                                unsigned long iova, size_t size, int lvl,
 598                                arm_lpae_iopte *ptep)
 599 {
 600         arm_lpae_iopte pte;
 601         struct io_pgtable *iop = &data->iop;
 602
 603         /* Something went horribly wrong and we ran out of page table */
 604         if (WARN_ON(lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS))
 605                 return 0;
 606
 607         ptep += ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 608         pte = READ_ONCE(*ptep);
 609         if (WARN_ON(!pte))
 610                 return 0;
 611
 612         /* If the size matches this level, we're in the right place */
 613         if (size == ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data)) {
 614                 __arm_lpae_set_pte(ptep, 0, &iop->cfg);
 615
 616                 if (!iopte_leaf(pte, lvl, iop->fmt)) {
 617                         /* Also flush any partial walks */
 618                         io_pgtable_tlb_flush_walk(iop, iova, size,
 619                                                   ARM_LPAE_GRANULE(data));
 620                         ptep = iopte_deref(pte, data);
 621                         __arm_lpae_free_pgtable(data, lvl + 1, ptep);
 622                 } else if (iop->cfg.quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_NON_STRICT) {
 623                         /*
 624                          * Order the PTE update against queueing the IOVA, to
 625                          * guarantee that a flush callback from a different CPU
 626                          * has observed it before the TLBIALL can be issued.
 627                          */
 628                         smp_wmb();
 629                 } else {
 630                         io_pgtable_tlb_add_page(iop, gather, iova, size);
 631                 }
 632
 633                 return size;
 634         } else if (iopte_leaf(pte, lvl, iop->fmt)) {
 635                 /*
 636                  * Insert a table at the next level to map the old region,
 637                  * minus the part we want to unmap
 638                  */
 639                 return arm_lpae_split_blk_unmap(data, gather, iova, size, pte,
 640                                                 lvl + 1, ptep);
 641         }
 642
 643         /* Keep on walkin' */
 644         ptep = iopte_deref(pte, data);
 645         return __arm_lpae_unmap(data, gather, iova, size, lvl + 1, ptep);
 646 }
 647
 648 static size_t arm_lpae_unmap(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
 649                              size_t size, struct iommu_iotlb_gather *gather)
 650 {
 651         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 652         arm_lpae_iopte *ptep = data->pgd;
 653         int lvl = ARM_LPAE_START_LVL(data);
 654
 655         if (WARN_ON(iova >= (1ULL << data->iop.cfg.ias)))
 656                 return 0;
 657
 658         return __arm_lpae_unmap(data, gather, iova, size, lvl, ptep);
 659 }
 660
 661 static phys_addr_t arm_lpae_iova_to_phys(struct io_pgtable_ops *ops,
 662                                          unsigned long iova)
 663 {
 664         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 665         arm_lpae_iopte pte, *ptep = data->pgd;
 666         int lvl = ARM_LPAE_START_LVL(data);
 667
 668         do {
 669                 /* Valid IOPTE pointer? */
 670                 if (!ptep)
 671                         return 0;
 672
 673                 /* Grab the IOPTE we're interested in */
 674                 ptep += ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 675                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 676
 677                 /* Valid entry? */
 678                 if (!pte)
 679                         return 0;
 680
 681                 /* Leaf entry? */
 682                 if (iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt))
 683                         goto found_translation;
 684
 685                 /* Take it to the next level */
 686                 ptep = iopte_deref(pte, data);
 687         } while (++lvl < ARM_LPAE_MAX_LEVELS);
 688
 689         /* Ran out of page tables to walk */
 690         return 0;
 691
 692 found_translation:
 693         iova &= (ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data) - 1);
 694         return iopte_to_paddr(pte, data) | iova;
 695 }
 696
 697 static void arm_lpae_restrict_pgsizes(struct io_pgtable_cfg *cfg)
 698 {
 699         unsigned long granule, page_sizes;
 700         unsigned int max_addr_bits = 48;
 701
 702         /*
 703          * We need to restrict the supported page sizes to match the
 704          * translation regime for a particular granule. Aim to match
 705          * the CPU page size if possible, otherwise prefer smaller sizes.
 706          * While we're at it, restrict the block sizes to match the
 707          * chosen granule.
 708          */
 709         if (cfg->pgsize_bitmap & PAGE_SIZE)
 710                 granule = PAGE_SIZE;
 711         else if (cfg->pgsize_bitmap & ~PAGE_MASK)
 712                 granule = 1UL << __fls(cfg->pgsize_bitmap & ~PAGE_MASK);
 713         else if (cfg->pgsize_bitmap & PAGE_MASK)
 714                 granule = 1UL << __ffs(cfg->pgsize_bitmap & PAGE_MASK);
 715         else
 716                 granule = 0;
 717
 718         switch (granule) {
 719         case SZ_4K:
 720                 page_sizes = (SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G);
 721                 break;
 722         case SZ_16K:
 723                 page_sizes = (SZ_16K | SZ_32M);
 724                 break;
 725         case SZ_64K:
 726                 max_addr_bits = 52;
 727                 page_sizes = (SZ_64K | SZ_512M);
 728                 if (cfg->oas > 48)
 729                         page_sizes |= 1ULL << 42; /* 4TB */
 730                 break;
 731         default:
 732                 page_sizes = 0;
 733         }
 734
 735         cfg->pgsize_bitmap &= page_sizes;
 736         cfg->ias = min(cfg->ias, max_addr_bits);
 737         cfg->oas = min(cfg->oas, max_addr_bits);
 738 }
 739
 740 static struct arm_lpae_io_pgtable *
 741 arm_lpae_alloc_pgtable(struct io_pgtable_cfg *cfg)
 742 {
 743         unsigned long va_bits, pgd_bits;
 744         struct arm_lpae_io_pgtable *data;
 745
 746         arm_lpae_restrict_pgsizes(cfg);
 747
 748         if (!(cfg->pgsize_bitmap & (SZ_4K | SZ_16K | SZ_64K)))
 749                 return NULL;
 750
 751         if (cfg->ias > ARM_LPAE_MAX_ADDR_BITS)
 752                 return NULL;
 753
 754         if (cfg->oas > ARM_LPAE_MAX_ADDR_BITS)
 755                 return NULL;
 756
 757         if (!selftest_running && cfg->iommu_dev->dma_pfn_offset) {
 758                 dev_err(cfg->iommu_dev, "Cannot accommodate DMA offset for IOMMU page tables\n");
 759                 return NULL;
 760         }
 761
 762         data = kmalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL);
 763         if (!data)
 764                 return NULL;
 765
 766         data->pg_shift = __ffs(cfg->pgsize_bitmap);
 767         data->bits_per_level = data->pg_shift - ilog2(sizeof(arm_lpae_iopte));
 768
 769         va_bits = cfg->ias - data->pg_shift;
 770         data->levels = DIV_ROUND_UP(va_bits, data->bits_per_level);
 771
 772         /* Calculate the actual size of our pgd (without concatenation) */
 773         pgd_bits = va_bits - (data->bits_per_level * (data->levels - 1));
 774         data->pgd_size = 1UL << (pgd_bits + ilog2(sizeof(arm_lpae_iopte)));
 775
 776         data->iop.ops = (struct io_pgtable_ops) {
 777                 .map            = arm_lpae_map,
 778                 .unmap          = arm_lpae_unmap,
 779                 .iova_to_phys   = arm_lpae_iova_to_phys,
 780         };
 781
 782         return data;
 783 }
 784
 785 static struct io_pgtable *
 786 arm_64_lpae_alloc_pgtable_s1(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
 787 {
 788         u64 reg;
 789         struct arm_lpae_io_pgtable *data;
 790
 791         if (cfg->quirks & ~(IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS |
 792                             IO_PGTABLE_QUIRK_NON_STRICT))
 793                 return NULL;
 794
 795         data = arm_lpae_alloc_pgtable(cfg);
 796         if (!data)
 797                 return NULL;
 798
 799         /* TCR */
 800         if (cfg->coherent_walk) {
 801                 reg = (ARM_LPAE_TCR_SH_IS << ARM_LPAE_TCR_SH0_SHIFT) |
 802                       (ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA << ARM_LPAE_TCR_IRGN0_SHIFT) |
 803                       (ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA << ARM_LPAE_TCR_ORGN0_SHIFT);
 804         } else {
 805                 reg = (ARM_LPAE_TCR_SH_OS << ARM_LPAE_TCR_SH0_SHIFT) |
 806                       (ARM_LPAE_TCR_RGN_NC << ARM_LPAE_TCR_IRGN0_SHIFT) |
 807                       (ARM_LPAE_TCR_RGN_NC << ARM_LPAE_TCR_ORGN0_SHIFT);
 808         }
 809
 810         switch (ARM_LPAE_GRANULE(data)) {
 811         case SZ_4K:
 812                 reg |= ARM_LPAE_TCR_TG0_4K;
 813                 break;
 814         case SZ_16K:
 815                 reg |= ARM_LPAE_TCR_TG0_16K;
 816                 break;
 817         case SZ_64K:
 818                 reg |= ARM_LPAE_TCR_TG0_64K;
 819                 break;
 820         }
 821
 822         switch (cfg->oas) {
 823         case 32:
 824                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_32_BIT << ARM_LPAE_TCR_IPS_SHIFT);
 825                 break;
 826         case 36:
 827                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_36_BIT << ARM_LPAE_TCR_IPS_SHIFT);
 828                 break;
 829         case 40:
 830                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_40_BIT << ARM_LPAE_TCR_IPS_SHIFT);
 831                 break;
 832         case 42:
 833                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_42_BIT << ARM_LPAE_TCR_IPS_SHIFT);
 834                 break;
 835         case 44:
 836                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_44_BIT << ARM_LPAE_TCR_IPS_SHIFT);
 837                 break;
 838         case 48:
 839                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_48_BIT << ARM_LPAE_TCR_IPS_SHIFT);
 840                 break;
 841         case 52:
 842                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_52_BIT << ARM_LPAE_TCR_IPS_SHIFT);
 843                 break;
 844         default:
 845                 goto out_free_data;
 846         }
 847
 848         reg |= (64ULL - cfg->ias) << ARM_LPAE_TCR_T0SZ_SHIFT;
 849
 850         /* Disable speculative walks through TTBR1 */
 851         reg |= ARM_LPAE_TCR_EPD1;
 852         cfg->arm_lpae_s1_cfg.tcr = reg;
 853
 854         /* MAIRs */
 855         reg = (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_NC
 856                << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_NC)) |
 857               (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_WBRWA
 858                << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_CACHE)) |
 859               (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_DEVICE
 860                << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_DEV)) |
 861               (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_INC_OWBRWA
 862                << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_INC_OCACHE));
 863
 864         cfg->arm_lpae_s1_cfg.mair[0] = reg;
 865         cfg->arm_lpae_s1_cfg.mair[1] = 0;
 866
 867         /* Looking good; allocate a pgd */
 868         data->pgd = __arm_lpae_alloc_pages(data->pgd_size, GFP_KERNEL, cfg);
 869         if (!data->pgd)
 870                 goto out_free_data;
 871
 872         /* Ensure the empty pgd is visible before any actual TTBR write */
 873         wmb();
 874
 875         /* TTBRs */
 876         cfg->arm_lpae_s1_cfg.ttbr[0] = virt_to_phys(data->pgd);
 877         cfg->arm_lpae_s1_cfg.ttbr[1] = 0;
 878         return &data->iop;
 879
 880 out_free_data:
 881         kfree(data);
 882         return NULL;
 883 }
 884
 885 static struct io_pgtable *
 886 arm_64_lpae_alloc_pgtable_s2(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
 887 {
 888         u64 reg, sl;
 889         struct arm_lpae_io_pgtable *data;
 890
 891         /* The NS quirk doesn't apply at stage 2 */
 892         if (cfg->quirks & ~(IO_PGTABLE_QUIRK_NON_STRICT))
 893                 return NULL;
 894
 895         data = arm_lpae_alloc_pgtable(cfg);
 896         if (!data)
 897                 return NULL;
 898
 899         /*
 900          * Concatenate PGDs at level 1 if possible in order to reduce
 901          * the depth of the stage-2 walk.
 902          */
 903         if (data->levels == ARM_LPAE_MAX_LEVELS) {
 904                 unsigned long pgd_pages;
 905
 906                 pgd_pages = data->pgd_size >> ilog2(sizeof(arm_lpae_iopte));
 907                 if (pgd_pages <= ARM_LPAE_S2_MAX_CONCAT_PAGES) {
 908                         data->pgd_size = pgd_pages << data->pg_shift;
 909                         data->levels--;
 910                 }
 911         }
 912
 913         /* VTCR */
 914         reg = ARM_64_LPAE_S2_TCR_RES1 |
 915              (ARM_LPAE_TCR_SH_IS << ARM_LPAE_TCR_SH0_SHIFT) |
 916              (ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA << ARM_LPAE_TCR_IRGN0_SHIFT) |
 917              (ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA << ARM_LPAE_TCR_ORGN0_SHIFT);
 918
 919         sl = ARM_LPAE_START_LVL(data);
 920
 921         switch (ARM_LPAE_GRANULE(data)) {
 922         case SZ_4K:
 923                 reg |= ARM_LPAE_TCR_TG0_4K;
 924                 sl++; /* SL0 format is different for 4K granule size */
 925                 break;
 926         case SZ_16K:
 927                 reg |= ARM_LPAE_TCR_TG0_16K;
 928                 break;
 929         case SZ_64K:
 930                 reg |= ARM_LPAE_TCR_TG0_64K;
 931                 break;
 932         }
 933
 934         switch (cfg->oas) {
 935         case 32:
 936                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_32_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 937                 break;
 938         case 36:
 939                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_36_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 940                 break;
 941         case 40:
 942                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_40_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 943                 break;
 944         case 42:
 945                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_42_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 946                 break;
 947         case 44:
 948                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_44_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 949                 break;
 950         case 48:
 951                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_48_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 952                 break;
 953         case 52:
 954                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_52_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 955                 break;
 956         default:
 957                 goto out_free_data;
 958         }
 959
 960         reg |= (64ULL - cfg->ias) << ARM_LPAE_TCR_T0SZ_SHIFT;
 961         reg |= (~sl & ARM_LPAE_TCR_SL0_MASK) << ARM_LPAE_TCR_SL0_SHIFT;
 962         cfg->arm_lpae_s2_cfg.vtcr = reg;
 963
 964         /* Allocate pgd pages */
 965         data->pgd = __arm_lpae_alloc_pages(data->pgd_size, GFP_KERNEL, cfg);
 966         if (!data->pgd)
 967                 goto out_free_data;
 968
 969         /* Ensure the empty pgd is visible before any actual TTBR write */
 970         wmb();
 971
 972         /* VTTBR */
 973         cfg->arm_lpae_s2_cfg.vttbr = virt_to_phys(data->pgd);
 974         return &data->iop;
 975
 976 out_free_data:
 977         kfree(data);
 978         return NULL;
 979 }
 980
 981 static struct io_pgtable *
 982 arm_32_lpae_alloc_pgtable_s1(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
 983 {
 984         struct io_pgtable *iop;
 985
 986         if (cfg->ias > 32 || cfg->oas > 40)
 987                 return NULL;
 988
 989         cfg->pgsize_bitmap &= (SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G);
 990         iop = arm_64_lpae_alloc_pgtable_s1(cfg, cookie);
 991         if (iop) {
 992                 cfg->arm_lpae_s1_cfg.tcr |= ARM_32_LPAE_TCR_EAE;
 993                 cfg->arm_lpae_s1_cfg.tcr &= 0xffffffff;
 994         }
 995
 996         return iop;
 997 }
 998
 999 static struct io_pgtable *
1000 arm_32_lpae_alloc_pgtable_s2(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
1001 {
1002         struct io_pgtable *iop;
1003
1004         if (cfg->ias > 40 || cfg->oas > 40)
1005                 return NULL;
1006
1007         cfg->pgsize_bitmap &= (SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G);
1008         iop = arm_64_lpae_alloc_pgtable_s2(cfg, cookie);
1009         if (iop)
1010                 cfg->arm_lpae_s2_cfg.vtcr &= 0xffffffff;
1011
1012         return iop;
1013 }
1014
1015 static struct io_pgtable *
1016 arm_mali_lpae_alloc_pgtable(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
1017 {
1018         struct io_pgtable *iop;
1019
1020         if (cfg->ias != 48 || cfg->oas > 40)
1021                 return NULL;
1022
1023         cfg->pgsize_bitmap &= (SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G);
1024         iop = arm_64_lpae_alloc_pgtable_s1(cfg, cookie);
1025         if (iop) {
1026                 u64 mair, ttbr;
1027
1028                 /* Copy values as union fields overlap */
1029                 mair = cfg->arm_lpae_s1_cfg.mair[0];
1030                 ttbr = cfg->arm_lpae_s1_cfg.ttbr[0];
1031
1032                 cfg->arm_mali_lpae_cfg.memattr = mair;
1033                 cfg->arm_mali_lpae_cfg.transtab = ttbr |
1034                         ARM_MALI_LPAE_TTBR_READ_INNER |
1035                         ARM_MALI_LPAE_TTBR_ADRMODE_TABLE;
1036         }
1037
1038         return iop;
1039 }
1040
1041 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_64_lpae_s1_init_fns = {
1042         .alloc  = arm_64_lpae_alloc_pgtable_s1,
1043         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1044 };
1045
1046 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_64_lpae_s2_init_fns = {
1047         .alloc  = arm_64_lpae_alloc_pgtable_s2,
1048         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1049 };
1050
1051 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_32_lpae_s1_init_fns = {
1052         .alloc  = arm_32_lpae_alloc_pgtable_s1,
1053         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1054 };
1055
1056 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_32_lpae_s2_init_fns = {
1057         .alloc  = arm_32_lpae_alloc_pgtable_s2,
1058         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1059 };
1060
1061 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_mali_lpae_init_fns = {
1062         .alloc  = arm_mali_lpae_alloc_pgtable,
1063         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1064 };
1065
1066 #ifdef CONFIG_IOMMU_IO_PGTABLE_LPAE_SELFTEST
1067
1068 static struct io_pgtable_cfg *cfg_cookie;
1069
1070 static void dummy_tlb_flush_all(void *cookie)
1071 {
1072         WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
1073 }
1074
1075 static void dummy_tlb_flush(unsigned long iova, size_t size, size_t granule,
1076                             void *cookie)
1077 {
1078         WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
1079         WARN_ON(!(size & cfg_cookie->pgsize_bitmap));
1080 }
1081
1082 static void dummy_tlb_add_page(struct iommu_iotlb_gather *gather,
1083                                unsigned long iova, size_t granule, void *cookie)
1084 {
1085         dummy_tlb_flush(iova, granule, granule, cookie);
1086 }
1087
1088 static const struct iommu_flush_ops dummy_tlb_ops __initconst = {
1089         .tlb_flush_all  = dummy_tlb_flush_all,
1090         .tlb_flush_walk = dummy_tlb_flush,
1091         .tlb_flush_leaf = dummy_tlb_flush,
1092         .tlb_add_page   = dummy_tlb_add_page,
1093 };
1094
1095 static void __init arm_lpae_dump_ops(struct io_pgtable_ops *ops)
1096 {
1097         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
1098         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
1099
1100         pr_err("cfg: pgsize_bitmap 0x%lx, ias %u-bit\n",
1101                 cfg->pgsize_bitmap, cfg->ias);
1102         pr_err("data: %d levels, 0x%zx pgd_size, %lu pg_shift, %lu bits_per_level, pgd @ %p\n",
1103                 data->levels, data->pgd_size, data->pg_shift,
1104                 data->bits_per_level, data->pgd);
1105 }
1106
1107 #define __FAIL(ops, i)  ({                                              \
1108                 WARN(1, "selftest: test failed for fmt idx %d\n", (i)); \
1109                 arm_lpae_dump_ops(ops);                                 \
1110                 selftest_running = false;                               \
1111                 -EFAULT;                                                \
1112 })
1113
1114 static int __init arm_lpae_run_tests(struct io_pgtable_cfg *cfg)
1115 {
1116         static const enum io_pgtable_fmt fmts[] = {
1117                 ARM_64_LPAE_S1,
1118                 ARM_64_LPAE_S2,
1119         };
1120
1121         int i, j;
1122         unsigned long iova;
1123         size_t size;
1124         struct io_pgtable_ops *ops;
1125
1126         selftest_running = true;
1127
1128         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(fmts); ++i) {
1129                 cfg_cookie = cfg;
1130                 ops = alloc_io_pgtable_ops(fmts[i], cfg, cfg);
1131                 if (!ops) {
1132                         pr_err("selftest: failed to allocate io pgtable ops\n");
1133                         return -ENOMEM;
1134                 }
1135
1136                 /*
1137                  * Initial sanity checks.
1138                  * Empty page tables shouldn't provide any translations.
1139                  */
1140                 if (ops->iova_to_phys(ops, 42))
1141                         return __FAIL(ops, i);
1142
1143                 if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_1G + 42))
1144                         return __FAIL(ops, i);
1145
1146                 if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_2G + 42))
1147                         return __FAIL(ops, i);
1148
1149                 /*
1150                  * Distinct mappings of different granule sizes.
1151                  */
1152                 iova = 0;
1153                 for_each_set_bit(j, &cfg->pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG) {
1154                         size = 1UL << j;
1155
1156                         if (ops->map(ops, iova, iova, size, IOMMU_READ |
1157                                                             IOMMU_WRITE |
1158                                                             IOMMU_NOEXEC |
1159                                                             IOMMU_CACHE))
1160                                 return __FAIL(ops, i);
1161
1162                         /* Overlapping mappings */
1163                         if (!ops->map(ops, iova, iova + size, size,
1164                                       IOMMU_READ | IOMMU_NOEXEC))
1165                                 return __FAIL(ops, i);
1166
1167                         if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42) != (iova + 42))
1168                                 return __FAIL(ops, i);
1169
1170                         iova += SZ_1G;
1171                 }
1172
1173                 /* Partial unmap */
1174                 size = 1UL << __ffs(cfg->pgsize_bitmap);
1175                 if (ops->unmap(ops, SZ_1G + size, size, NULL) != size)
1176                         return __FAIL(ops, i);
1177
1178                 /* Remap of partial unmap */
1179                 if (ops->map(ops, SZ_1G + size, size, size, IOMMU_READ))
1180                         return __FAIL(ops, i);
1181
1182                 if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_1G + size + 42) != (size + 42))
1183                         return __FAIL(ops, i);
1184
1185                 /* Full unmap */
1186                 iova = 0;
1187                 for_each_set_bit(j, &cfg->pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG) {
1188                         size = 1UL << j;
1189
1190                         if (ops->unmap(ops, iova, size, NULL) != size)
1191                                 return __FAIL(ops, i);
1192
1193                         if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42))
1194                                 return __FAIL(ops, i);
1195
1196                         /* Remap full block */
1197                         if (ops->map(ops, iova, iova, size, IOMMU_WRITE))
1198                                 return __FAIL(ops, i);
1199
1200                         if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42) != (iova + 42))
1201                                 return __FAIL(ops, i);
1202
1203                         iova += SZ_1G;
1204                 }
1205
1206                 free_io_pgtable_ops(ops);
1207         }
1208
1209         selftest_running = false;
1210         return 0;
1211 }
1212
1213 static int __init arm_lpae_do_selftests(void)
1214 {
1215         static const unsigned long pgsize[] = {
1216                 SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G,
1217                 SZ_16K | SZ_32M,
1218                 SZ_64K | SZ_512M,
1219         };
1220
1221         static const unsigned int ias[] = {
1222                 32, 36, 40, 42, 44, 48,
1223         };
1224
1225         int i, j, pass = 0, fail = 0;
1226         struct io_pgtable_cfg cfg = {
1227                 .tlb = &dummy_tlb_ops,
1228                 .oas = 48,
1229                 .coherent_walk = true,
1230         };
1231
1232         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pgsize); ++i) {
1233                 for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(ias); ++j) {
1234                         cfg.pgsize_bitmap = pgsize[i];
1235                         cfg.ias = ias[j];
1236                         pr_info("selftest: pgsize_bitmap 0x%08lx, IAS %u\n",
1237                                 pgsize[i], ias[j]);
1238                         if (arm_lpae_run_tests(&cfg))
1239                                 fail++;
1240                         else
1241                                 pass++;
1242                 }
1243         }
1244
1245         pr_info("selftest: completed with %d PASS %d FAIL\n", pass, fail);
1246         return fail ? -EFAULT : 0;
1247 }
1248 subsys_initcall(arm_lpae_do_selftests);
1249 #endif