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  * Calculate the right shift amount to get to the portion describing level l
  36  * in a virtual address mapped by the pagetable in d.
  37  */
  38 #define ARM_LPAE_LVL_SHIFT(l,d)                                         \
  39         (((ARM_LPAE_MAX_LEVELS - (l)) * (d)->bits_per_level) +          \
  40         ilog2(sizeof(arm_lpae_iopte)))
  41
  42 #define ARM_LPAE_GRANULE(d)                                             \
  43         (sizeof(arm_lpae_iopte) << (d)->bits_per_level)
  44 #define ARM_LPAE_PGD_SIZE(d)                                            \
  45         (sizeof(arm_lpae_iopte) << (d)->pgd_bits)
  46
  47 /*
  48  * Calculate the index at level l used to map virtual address a using the
  49  * pagetable in d.
  50  */
  51 #define ARM_LPAE_PGD_IDX(l,d)                                           \
  52         ((l) == (d)->start_level ? (d)->pgd_bits - (d)->bits_per_level : 0)
  53
  54 #define ARM_LPAE_LVL_IDX(a,l,d)                                         \
  55         (((u64)(a) >> ARM_LPAE_LVL_SHIFT(l,d)) &                        \
  56          ((1 << ((d)->bits_per_level + ARM_LPAE_PGD_IDX(l,d))) - 1))
  57
  58 /* Calculate the block/page mapping size at level l for pagetable in d. */
  59 #define ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(l,d)        (1ULL << ARM_LPAE_LVL_SHIFT(l,d))
  60
  61 /* Page table bits */
  62 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_SHIFT         0
  63 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_MASK          0x3
  64
  65 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_BLOCK         1
  66 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE         3
  67 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_PAGE          3
  68
  69 #define ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK          GENMASK_ULL(47,12)
  70
  71 #define ARM_LPAE_PTE_NSTABLE            (((arm_lpae_iopte)1) << 63)
  72 #define ARM_LPAE_PTE_XN                 (((arm_lpae_iopte)3) << 53)
  73 #define ARM_LPAE_PTE_AF                 (((arm_lpae_iopte)1) << 10)
  74 #define ARM_LPAE_PTE_SH_NS              (((arm_lpae_iopte)0) << 8)
  75 #define ARM_LPAE_PTE_SH_OS              (((arm_lpae_iopte)2) << 8)
  76 #define ARM_LPAE_PTE_SH_IS              (((arm_lpae_iopte)3) << 8)
  77 #define ARM_LPAE_PTE_NS                 (((arm_lpae_iopte)1) << 5)
  78 #define ARM_LPAE_PTE_VALID              (((arm_lpae_iopte)1) << 0)
  79
  80 #define ARM_LPAE_PTE_ATTR_LO_MASK       (((arm_lpae_iopte)0x3ff) << 2)
  81 /* Ignore the contiguous bit for block splitting */
  82 #define ARM_LPAE_PTE_ATTR_HI_MASK       (((arm_lpae_iopte)6) << 52)
  83 #define ARM_LPAE_PTE_ATTR_MASK          (ARM_LPAE_PTE_ATTR_LO_MASK |    \
  84                                          ARM_LPAE_PTE_ATTR_HI_MASK)
  85 /* Software bit for solving coherency races */
  86 #define ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC            (((arm_lpae_iopte)1) << 55)
  87
  88 /* Stage-1 PTE */
  89 #define ARM_LPAE_PTE_AP_UNPRIV          (((arm_lpae_iopte)1) << 6)
  90 #define ARM_LPAE_PTE_AP_RDONLY          (((arm_lpae_iopte)2) << 6)
  91 #define ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT     2
  92 #define ARM_LPAE_PTE_nG                 (((arm_lpae_iopte)1) << 11)
  93
  94 /* Stage-2 PTE */
  95 #define ARM_LPAE_PTE_HAP_FAULT          (((arm_lpae_iopte)0) << 6)
  96 #define ARM_LPAE_PTE_HAP_READ           (((arm_lpae_iopte)1) << 6)
  97 #define ARM_LPAE_PTE_HAP_WRITE          (((arm_lpae_iopte)2) << 6)
  98 #define ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_OIWB       (((arm_lpae_iopte)0xf) << 2)
  99 #define ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_NC         (((arm_lpae_iopte)0x5) << 2)
 100 #define ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_DEV        (((arm_lpae_iopte)0x1) << 2)
 101
 102 /* Register bits */
 103 #define ARM_32_LPAE_TCR_EAE             (1 << 31)
 104 #define ARM_64_LPAE_S2_TCR_RES1         (1 << 31)
 105
 106 #define ARM_LPAE_TCR_EPD1               (1 << 23)
 107
 108 #define ARM_LPAE_TCR_TG0_4K             (0 << 14)
 109 #define ARM_LPAE_TCR_TG0_64K            (1 << 14)
 110 #define ARM_LPAE_TCR_TG0_16K            (2 << 14)
 111
 112 #define ARM_LPAE_TCR_SH0_SHIFT          12
 113 #define ARM_LPAE_TCR_SH0_MASK           0x3
 114 #define ARM_LPAE_TCR_SH_NS              0
 115 #define ARM_LPAE_TCR_SH_OS              2
 116 #define ARM_LPAE_TCR_SH_IS              3
 117
 118 #define ARM_LPAE_TCR_ORGN0_SHIFT        10
 119 #define ARM_LPAE_TCR_IRGN0_SHIFT        8
 120 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_MASK           0x3
 121 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_NC             0
 122 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA           1
 123 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_WT             2
 124 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_WB             3
 125
 126 #define ARM_LPAE_TCR_SL0_SHIFT          6
 127 #define ARM_LPAE_TCR_SL0_MASK           0x3
 128
 129 #define ARM_LPAE_TCR_T0SZ_SHIFT         0
 130 #define ARM_LPAE_TCR_SZ_MASK            0xf
 131
 132 #define ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT           16
 133 #define ARM_LPAE_TCR_PS_MASK            0x7
 134
 135 #define ARM_LPAE_TCR_IPS_SHIFT          32
 136 #define ARM_LPAE_TCR_IPS_MASK           0x7
 137
 138 #define ARM_LPAE_TCR_PS_32_BIT          0x0ULL
 139 #define ARM_LPAE_TCR_PS_36_BIT          0x1ULL
 140 #define ARM_LPAE_TCR_PS_40_BIT          0x2ULL
 141 #define ARM_LPAE_TCR_PS_42_BIT          0x3ULL
 142 #define ARM_LPAE_TCR_PS_44_BIT          0x4ULL
 143 #define ARM_LPAE_TCR_PS_48_BIT          0x5ULL
 144 #define ARM_LPAE_TCR_PS_52_BIT          0x6ULL
 145
 146 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(n)     ((n) << 3)
 147 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_MASK         0xff
 148 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_DEVICE       0x04
 149 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_NC           0x44
 150 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_INC_OWBRWA   0xf4
 151 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_WBRWA        0xff
 152 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_NC       0
 153 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_CACHE    1
 154 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_DEV      2
 155 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_INC_OCACHE       3
 156
 157 #define ARM_MALI_LPAE_TTBR_ADRMODE_TABLE (3u << 0)
 158 #define ARM_MALI_LPAE_TTBR_READ_INNER   BIT(2)
 159 #define ARM_MALI_LPAE_TTBR_SHARE_OUTER  BIT(4)
 160
 161 #define ARM_MALI_LPAE_MEMATTR_IMP_DEF   0x88ULL
 162 #define ARM_MALI_LPAE_MEMATTR_WRITE_ALLOC 0x8DULL
 163
 164 /* IOPTE accessors */
 165 #define iopte_deref(pte,d) __va(iopte_to_paddr(pte, d))
 166
 167 #define iopte_type(pte,l)                                       \
 168         (((pte) >> ARM_LPAE_PTE_TYPE_SHIFT) & ARM_LPAE_PTE_TYPE_MASK)
 169
 170 #define iopte_prot(pte) ((pte) & ARM_LPAE_PTE_ATTR_MASK)
 171
 172 struct arm_lpae_io_pgtable {
 173         struct io_pgtable       iop;
 174
 175         int                     pgd_bits;
 176         int                     start_level;
 177         int                     bits_per_level;
 178
 179         void                    *pgd;
 180 };
 181
 182 typedef u64 arm_lpae_iopte;
 183
 184 static inline bool iopte_leaf(arm_lpae_iopte pte, int lvl,
 185                               enum io_pgtable_fmt fmt)
 186 {
 187         if (lvl == (ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1) && fmt != ARM_MALI_LPAE)
 188                 return iopte_type(pte, lvl) == ARM_LPAE_PTE_TYPE_PAGE;
 189
 190         return iopte_type(pte, lvl) == ARM_LPAE_PTE_TYPE_BLOCK;
 191 }
 192
 193 static arm_lpae_iopte paddr_to_iopte(phys_addr_t paddr,
 194                                      struct arm_lpae_io_pgtable *data)
 195 {
 196         arm_lpae_iopte pte = paddr;
 197
 198         /* Of the bits which overlap, either 51:48 or 15:12 are always RES0 */
 199         return (pte | (pte >> (48 - 12))) & ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK;
 200 }
 201
 202 static phys_addr_t iopte_to_paddr(arm_lpae_iopte pte,
 203                                   struct arm_lpae_io_pgtable *data)
 204 {
 205         u64 paddr = pte & ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK;
 206
 207         if (ARM_LPAE_GRANULE(data) < SZ_64K)
 208                 return paddr;
 209
 210         /* Rotate the packed high-order bits back to the top */
 211         return (paddr | (paddr << (48 - 12))) & (ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK << 4);
 212 }
 213
 214 static bool selftest_running = false;
 215
 216 static dma_addr_t __arm_lpae_dma_addr(void *pages)
 217 {
 218         return (dma_addr_t)virt_to_phys(pages);
 219 }
 220
 221 static void *__arm_lpae_alloc_pages(size_t size, gfp_t gfp,
 222                                     struct io_pgtable_cfg *cfg)
 223 {
 224         struct device *dev = cfg->iommu_dev;
 225         int order = get_order(size);
 226         struct page *p;
 227         dma_addr_t dma;
 228         void *pages;
 229
 230         VM_BUG_ON((gfp & __GFP_HIGHMEM));
 231         p = alloc_pages_node(dev ? dev_to_node(dev) : NUMA_NO_NODE,
 232                              gfp | __GFP_ZERO, order);
 233         if (!p)
 234                 return NULL;
 235
 236         pages = page_address(p);
 237         if (!cfg->coherent_walk) {
 238                 dma = dma_map_single(dev, pages, size, DMA_TO_DEVICE);
 239                 if (dma_mapping_error(dev, dma))
 240                         goto out_free;
 241                 /*
 242                  * We depend on the IOMMU being able to work with any physical
 243                  * address directly, so if the DMA layer suggests otherwise by
 244                  * translating or truncating them, that bodes very badly...
 245                  */
 246                 if (dma != virt_to_phys(pages))
 247                         goto out_unmap;
 248         }
 249
 250         return pages;
 251
 252 out_unmap:
 253         dev_err(dev, "Cannot accommodate DMA translation for IOMMU page tables\n");
 254         dma_unmap_single(dev, dma, size, DMA_TO_DEVICE);
 255 out_free:
 256         __free_pages(p, order);
 257         return NULL;
 258 }
 259
 260 static void __arm_lpae_free_pages(void *pages, size_t size,
 261                                   struct io_pgtable_cfg *cfg)
 262 {
 263         if (!cfg->coherent_walk)
 264                 dma_unmap_single(cfg->iommu_dev, __arm_lpae_dma_addr(pages),
 265                                  size, DMA_TO_DEVICE);
 266         free_pages((unsigned long)pages, get_order(size));
 267 }
 268
 269 static void __arm_lpae_sync_pte(arm_lpae_iopte *ptep,
 270                                 struct io_pgtable_cfg *cfg)
 271 {
 272         dma_sync_single_for_device(cfg->iommu_dev, __arm_lpae_dma_addr(ptep),
 273                                    sizeof(*ptep), DMA_TO_DEVICE);
 274 }
 275
 276 static void __arm_lpae_set_pte(arm_lpae_iopte *ptep, arm_lpae_iopte pte,
 277                                struct io_pgtable_cfg *cfg)
 278 {
 279         *ptep = pte;
 280
 281         if (!cfg->coherent_walk)
 282                 __arm_lpae_sync_pte(ptep, cfg);
 283 }
 284
 285 static size_t __arm_lpae_unmap(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 286                                struct iommu_iotlb_gather *gather,
 287                                unsigned long iova, size_t size, int lvl,
 288                                arm_lpae_iopte *ptep);
 289
 290 static void __arm_lpae_init_pte(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 291                                 phys_addr_t paddr, arm_lpae_iopte prot,
 292                                 int lvl, arm_lpae_iopte *ptep)
 293 {
 294         arm_lpae_iopte pte = prot;
 295
 296         if (data->iop.cfg.quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS)
 297                 pte |= ARM_LPAE_PTE_NS;
 298
 299         if (data->iop.fmt != ARM_MALI_LPAE && lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1)
 300                 pte |= ARM_LPAE_PTE_TYPE_PAGE;
 301         else
 302                 pte |= ARM_LPAE_PTE_TYPE_BLOCK;
 303
 304         if (data->iop.fmt != ARM_MALI_LPAE)
 305                 pte |= ARM_LPAE_PTE_AF;
 306         pte |= ARM_LPAE_PTE_SH_IS;
 307         pte |= paddr_to_iopte(paddr, data);
 308
 309         __arm_lpae_set_pte(ptep, pte, &data->iop.cfg);
 310 }
 311
 312 static int arm_lpae_init_pte(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 313                              unsigned long iova, phys_addr_t paddr,
 314                              arm_lpae_iopte prot, int lvl,
 315                              arm_lpae_iopte *ptep)
 316 {
 317         arm_lpae_iopte pte = *ptep;
 318
 319         if (iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt)) {
 320                 /* We require an unmap first */
 321                 WARN_ON(!selftest_running);
 322                 return -EEXIST;
 323         } else if (iopte_type(pte, lvl) == ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE) {
 324                 /*
 325                  * We need to unmap and free the old table before
 326                  * overwriting it with a block entry.
 327                  */
 328                 arm_lpae_iopte *tblp;
 329                 size_t sz = ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data);
 330
 331                 tblp = ptep - ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 332                 if (__arm_lpae_unmap(data, NULL, iova, sz, lvl, tblp) != sz) {
 333                         WARN_ON(1);
 334                         return -EINVAL;
 335                 }
 336         }
 337
 338         __arm_lpae_init_pte(data, paddr, prot, lvl, ptep);
 339         return 0;
 340 }
 341
 342 static arm_lpae_iopte arm_lpae_install_table(arm_lpae_iopte *table,
 343                                              arm_lpae_iopte *ptep,
 344                                              arm_lpae_iopte curr,
 345                                              struct io_pgtable_cfg *cfg)
 346 {
 347         arm_lpae_iopte old, new;
 348
 349         new = __pa(table) | ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE;
 350         if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS)
 351                 new |= ARM_LPAE_PTE_NSTABLE;
 352
 353         /*
 354          * Ensure the table itself is visible before its PTE can be.
 355          * Whilst we could get away with cmpxchg64_release below, this
 356          * doesn't have any ordering semantics when !CONFIG_SMP.
 357          */
 358         dma_wmb();
 359
 360         old = cmpxchg64_relaxed(ptep, curr, new);
 361
 362         if (cfg->coherent_walk || (old & ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC))
 363                 return old;
 364
 365         /* Even if it's not ours, there's no point waiting; just kick it */
 366         __arm_lpae_sync_pte(ptep, cfg);
 367         if (old == curr)
 368                 WRITE_ONCE(*ptep, new | ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC);
 369
 370         return old;
 371 }
 372
 373 static int __arm_lpae_map(struct arm_lpae_io_pgtable *data, unsigned long iova,
 374                           phys_addr_t paddr, size_t size, arm_lpae_iopte prot,
 375                           int lvl, arm_lpae_iopte *ptep)
 376 {
 377         arm_lpae_iopte *cptep, pte;
 378         size_t block_size = ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data);
 379         size_t tblsz = ARM_LPAE_GRANULE(data);
 380         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 381
 382         /* Find our entry at the current level */
 383         ptep += ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 384
 385         /* If we can install a leaf entry at this level, then do so */
 386         if (size == block_size)
 387                 return arm_lpae_init_pte(data, iova, paddr, prot, lvl, ptep);
 388
 389         /* We can't allocate tables at the final level */
 390         if (WARN_ON(lvl >= ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1))
 391                 return -EINVAL;
 392
 393         /* Grab a pointer to the next level */
 394         pte = READ_ONCE(*ptep);
 395         if (!pte) {
 396                 cptep = __arm_lpae_alloc_pages(tblsz, GFP_ATOMIC, cfg);
 397                 if (!cptep)
 398                         return -ENOMEM;
 399
 400                 pte = arm_lpae_install_table(cptep, ptep, 0, cfg);
 401                 if (pte)
 402                         __arm_lpae_free_pages(cptep, tblsz, cfg);
 403         } else if (!cfg->coherent_walk && !(pte & ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC)) {
 404                 __arm_lpae_sync_pte(ptep, cfg);
 405         }
 406
 407         if (pte && !iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt)) {
 408                 cptep = iopte_deref(pte, data);
 409         } else if (pte) {
 410                 /* We require an unmap first */
 411                 WARN_ON(!selftest_running);
 412                 return -EEXIST;
 413         }
 414
 415         /* Rinse, repeat */
 416         return __arm_lpae_map(data, iova, paddr, size, prot, lvl + 1, cptep);
 417 }
 418
 419 static arm_lpae_iopte arm_lpae_prot_to_pte(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 420                                            int prot)
 421 {
 422         arm_lpae_iopte pte;
 423
 424         if (data->iop.fmt == ARM_64_LPAE_S1 ||
 425             data->iop.fmt == ARM_32_LPAE_S1) {
 426                 pte = ARM_LPAE_PTE_nG;
 427                 if (!(prot & IOMMU_WRITE) && (prot & IOMMU_READ))
 428                         pte |= ARM_LPAE_PTE_AP_RDONLY;
 429                 if (!(prot & IOMMU_PRIV))
 430                         pte |= ARM_LPAE_PTE_AP_UNPRIV;
 431         } else {
 432                 pte = ARM_LPAE_PTE_HAP_FAULT;
 433                 if (prot & IOMMU_READ)
 434                         pte |= ARM_LPAE_PTE_HAP_READ;
 435                 if (prot & IOMMU_WRITE)
 436                         pte |= ARM_LPAE_PTE_HAP_WRITE;
 437         }
 438
 439         /*
 440          * Note that this logic is structured to accommodate Mali LPAE
 441          * having stage-1-like attributes but stage-2-like permissions.
 442          */
 443         if (data->iop.fmt == ARM_64_LPAE_S2 ||
 444             data->iop.fmt == ARM_32_LPAE_S2) {
 445                 if (prot & IOMMU_MMIO)
 446                         pte |= ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_DEV;
 447                 else if (prot & IOMMU_CACHE)
 448                         pte |= ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_OIWB;
 449                 else
 450                         pte |= ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_NC;
 451         } else {
 452                 if (prot & IOMMU_MMIO)
 453                         pte |= (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_DEV
 454                                 << ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT);
 455                 else if (prot & IOMMU_CACHE)
 456                         pte |= (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_CACHE
 457                                 << ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT);
 458                 else if (prot & IOMMU_SYS_CACHE_ONLY)
 459                         pte |= (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_INC_OCACHE
 460                                 << ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT);
 461         }
 462
 463         if (prot & IOMMU_NOEXEC)
 464                 pte |= ARM_LPAE_PTE_XN;
 465
 466         return pte;
 467 }
 468
 469 static int arm_lpae_map(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
 470                         phys_addr_t paddr, size_t size, int iommu_prot)
 471 {
 472         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 473         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 474         arm_lpae_iopte *ptep = data->pgd;
 475         int ret, lvl = data->start_level;
 476         arm_lpae_iopte prot;
 477
 478         /* If no access, then nothing to do */
 479         if (!(iommu_prot & (IOMMU_READ | IOMMU_WRITE)))
 480                 return 0;
 481
 482         if (WARN_ON(!size || (size & cfg->pgsize_bitmap) != size))
 483                 return -EINVAL;
 484
 485         if (WARN_ON(iova >> data->iop.cfg.ias || paddr >> data->iop.cfg.oas))
 486                 return -ERANGE;
 487
 488         prot = arm_lpae_prot_to_pte(data, iommu_prot);
 489         ret = __arm_lpae_map(data, iova, paddr, size, prot, lvl, ptep);
 490         /*
 491          * Synchronise all PTE updates for the new mapping before there's
 492          * a chance for anything to kick off a table walk for the new iova.
 493          */
 494         wmb();
 495
 496         return ret;
 497 }
 498
 499 static void __arm_lpae_free_pgtable(struct arm_lpae_io_pgtable *data, int lvl,
 500                                     arm_lpae_iopte *ptep)
 501 {
 502         arm_lpae_iopte *start, *end;
 503         unsigned long table_size;
 504
 505         if (lvl == data->start_level)
 506                 table_size = ARM_LPAE_PGD_SIZE(data);
 507         else
 508                 table_size = ARM_LPAE_GRANULE(data);
 509
 510         start = ptep;
 511
 512         /* Only leaf entries at the last level */
 513         if (lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1)
 514                 end = ptep;
 515         else
 516                 end = (void *)ptep + table_size;
 517
 518         while (ptep != end) {
 519                 arm_lpae_iopte pte = *ptep++;
 520
 521                 if (!pte || iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt))
 522                         continue;
 523
 524                 __arm_lpae_free_pgtable(data, lvl + 1, iopte_deref(pte, data));
 525         }
 526
 527         __arm_lpae_free_pages(start, table_size, &data->iop.cfg);
 528 }
 529
 530 static void arm_lpae_free_pgtable(struct io_pgtable *iop)
 531 {
 532         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_to_data(iop);
 533
 534         __arm_lpae_free_pgtable(data, data->start_level, data->pgd);
 535         kfree(data);
 536 }
 537
 538 static size_t arm_lpae_split_blk_unmap(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 539                                        struct iommu_iotlb_gather *gather,
 540                                        unsigned long iova, size_t size,
 541                                        arm_lpae_iopte blk_pte, int lvl,
 542                                        arm_lpae_iopte *ptep)
 543 {
 544         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 545         arm_lpae_iopte pte, *tablep;
 546         phys_addr_t blk_paddr;
 547         size_t tablesz = ARM_LPAE_GRANULE(data);
 548         size_t split_sz = ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data);
 549         int i, unmap_idx = -1;
 550
 551         if (WARN_ON(lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS))
 552                 return 0;
 553
 554         tablep = __arm_lpae_alloc_pages(tablesz, GFP_ATOMIC, cfg);
 555         if (!tablep)
 556                 return 0; /* Bytes unmapped */
 557
 558         if (size == split_sz)
 559                 unmap_idx = ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 560
 561         blk_paddr = iopte_to_paddr(blk_pte, data);
 562         pte = iopte_prot(blk_pte);
 563
 564         for (i = 0; i < tablesz / sizeof(pte); i++, blk_paddr += split_sz) {
 565                 /* Unmap! */
 566                 if (i == unmap_idx)
 567                         continue;
 568
 569                 __arm_lpae_init_pte(data, blk_paddr, pte, lvl, &tablep[i]);
 570         }
 571
 572         pte = arm_lpae_install_table(tablep, ptep, blk_pte, cfg);
 573         if (pte != blk_pte) {
 574                 __arm_lpae_free_pages(tablep, tablesz, cfg);
 575                 /*
 576                  * We may race against someone unmapping another part of this
 577                  * block, but anything else is invalid. We can't misinterpret
 578                  * a page entry here since we're never at the last level.
 579                  */
 580                 if (iopte_type(pte, lvl - 1) != ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE)
 581                         return 0;
 582
 583                 tablep = iopte_deref(pte, data);
 584         } else if (unmap_idx >= 0) {
 585                 io_pgtable_tlb_add_page(&data->iop, gather, iova, size);
 586                 return size;
 587         }
 588
 589         return __arm_lpae_unmap(data, gather, iova, size, lvl, tablep);
 590 }
 591
 592 static size_t __arm_lpae_unmap(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 593                                struct iommu_iotlb_gather *gather,
 594                                unsigned long iova, size_t size, int lvl,
 595                                arm_lpae_iopte *ptep)
 596 {
 597         arm_lpae_iopte pte;
 598         struct io_pgtable *iop = &data->iop;
 599
 600         /* Something went horribly wrong and we ran out of page table */
 601         if (WARN_ON(lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS))
 602                 return 0;
 603
 604         ptep += ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 605         pte = READ_ONCE(*ptep);
 606         if (WARN_ON(!pte))
 607                 return 0;
 608
 609         /* If the size matches this level, we're in the right place */
 610         if (size == ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data)) {
 611                 __arm_lpae_set_pte(ptep, 0, &iop->cfg);
 612
 613                 if (!iopte_leaf(pte, lvl, iop->fmt)) {
 614                         /* Also flush any partial walks */
 615                         io_pgtable_tlb_flush_walk(iop, iova, size,
 616                                                   ARM_LPAE_GRANULE(data));
 617                         ptep = iopte_deref(pte, data);
 618                         __arm_lpae_free_pgtable(data, lvl + 1, ptep);
 619                 } else if (iop->cfg.quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_NON_STRICT) {
 620                         /*
 621                          * Order the PTE update against queueing the IOVA, to
 622                          * guarantee that a flush callback from a different CPU
 623                          * has observed it before the TLBIALL can be issued.
 624                          */
 625                         smp_wmb();
 626                 } else {
 627                         io_pgtable_tlb_add_page(iop, gather, iova, size);
 628                 }
 629
 630                 return size;
 631         } else if (iopte_leaf(pte, lvl, iop->fmt)) {
 632                 /*
 633                  * Insert a table at the next level to map the old region,
 634                  * minus the part we want to unmap
 635                  */
 636                 return arm_lpae_split_blk_unmap(data, gather, iova, size, pte,
 637                                                 lvl + 1, ptep);
 638         }
 639
 640         /* Keep on walkin' */
 641         ptep = iopte_deref(pte, data);
 642         return __arm_lpae_unmap(data, gather, iova, size, lvl + 1, ptep);
 643 }
 644
 645 static size_t arm_lpae_unmap(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
 646                              size_t size, struct iommu_iotlb_gather *gather)
 647 {
 648         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 649         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 650         arm_lpae_iopte *ptep = data->pgd;
 651
 652         if (WARN_ON(!size || (size & cfg->pgsize_bitmap) != size))
 653                 return 0;
 654
 655         if (WARN_ON(iova >> data->iop.cfg.ias))
 656                 return 0;
 657
 658         return __arm_lpae_unmap(data, gather, iova, size, data->start_level, 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 = data->start_level;
 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         struct arm_lpae_io_pgtable *data;
 744         int levels, va_bits, pg_shift;
 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         pg_shift = __ffs(cfg->pgsize_bitmap);
 767         data->bits_per_level = pg_shift - ilog2(sizeof(arm_lpae_iopte));
 768
 769         va_bits = cfg->ias - pg_shift;
 770         levels = DIV_ROUND_UP(va_bits, data->bits_per_level);
 771         data->start_level = ARM_LPAE_MAX_LEVELS - levels;
 772
 773         /* Calculate the actual size of our pgd (without concatenation) */
 774         data->pgd_bits = va_bits - (data->bits_per_level * (levels - 1));
 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 = reg;
 865
 866         /* Looking good; allocate a pgd */
 867         data->pgd = __arm_lpae_alloc_pages(ARM_LPAE_PGD_SIZE(data),
 868                                            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         /* TTBR */
 876         cfg->arm_lpae_s1_cfg.ttbr = virt_to_phys(data->pgd);
 877         return &data->iop;
 878
 879 out_free_data:
 880         kfree(data);
 881         return NULL;
 882 }
 883
 884 static struct io_pgtable *
 885 arm_64_lpae_alloc_pgtable_s2(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
 886 {
 887         u64 reg, sl;
 888         struct arm_lpae_io_pgtable *data;
 889
 890         /* The NS quirk doesn't apply at stage 2 */
 891         if (cfg->quirks & ~(IO_PGTABLE_QUIRK_NON_STRICT))
 892                 return NULL;
 893
 894         data = arm_lpae_alloc_pgtable(cfg);
 895         if (!data)
 896                 return NULL;
 897
 898         /*
 899          * Concatenate PGDs at level 1 if possible in order to reduce
 900          * the depth of the stage-2 walk.
 901          */
 902         if (data->start_level == 0) {
 903                 unsigned long pgd_pages;
 904
 905                 pgd_pages = ARM_LPAE_PGD_SIZE(data) / sizeof(arm_lpae_iopte);
 906                 if (pgd_pages <= ARM_LPAE_S2_MAX_CONCAT_PAGES) {
 907                         data->pgd_bits += data->bits_per_level;
 908                         data->start_level++;
 909                 }
 910         }
 911
 912         /* VTCR */
 913         reg = ARM_64_LPAE_S2_TCR_RES1 |
 914              (ARM_LPAE_TCR_SH_IS << ARM_LPAE_TCR_SH0_SHIFT) |
 915              (ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA << ARM_LPAE_TCR_IRGN0_SHIFT) |
 916              (ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA << ARM_LPAE_TCR_ORGN0_SHIFT);
 917
 918         sl = data->start_level;
 919
 920         switch (ARM_LPAE_GRANULE(data)) {
 921         case SZ_4K:
 922                 reg |= ARM_LPAE_TCR_TG0_4K;
 923                 sl++; /* SL0 format is different for 4K granule size */
 924                 break;
 925         case SZ_16K:
 926                 reg |= ARM_LPAE_TCR_TG0_16K;
 927                 break;
 928         case SZ_64K:
 929                 reg |= ARM_LPAE_TCR_TG0_64K;
 930                 break;
 931         }
 932
 933         switch (cfg->oas) {
 934         case 32:
 935                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_32_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 936                 break;
 937         case 36:
 938                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_36_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 939                 break;
 940         case 40:
 941                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_40_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 942                 break;
 943         case 42:
 944                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_42_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 945                 break;
 946         case 44:
 947                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_44_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 948                 break;
 949         case 48:
 950                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_48_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 951                 break;
 952         case 52:
 953                 reg |= (ARM_LPAE_TCR_PS_52_BIT << ARM_LPAE_TCR_PS_SHIFT);
 954                 break;
 955         default:
 956                 goto out_free_data;
 957         }
 958
 959         reg |= (64ULL - cfg->ias) << ARM_LPAE_TCR_T0SZ_SHIFT;
 960         reg |= (~sl & ARM_LPAE_TCR_SL0_MASK) << ARM_LPAE_TCR_SL0_SHIFT;
 961         cfg->arm_lpae_s2_cfg.vtcr = reg;
 962
 963         /* Allocate pgd pages */
 964         data->pgd = __arm_lpae_alloc_pages(ARM_LPAE_PGD_SIZE(data),
 965                                            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 arm_lpae_io_pgtable *data;
1019
1020         /* No quirks for Mali (hopefully) */
1021         if (cfg->quirks)
1022                 return NULL;
1023
1024         if (cfg->ias > 48 || cfg->oas > 40)
1025                 return NULL;
1026
1027         cfg->pgsize_bitmap &= (SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G);
1028
1029         data = arm_lpae_alloc_pgtable(cfg);
1030         if (!data)
1031                 return NULL;
1032
1033         /* Mali seems to need a full 4-level table regardless of IAS */
1034         if (data->start_level > 0) {
1035                 data->start_level = 0;
1036                 data->pgd_bits = 0;
1037         }
1038         /*
1039          * MEMATTR: Mali has no actual notion of a non-cacheable type, so the
1040          * best we can do is mimic the out-of-tree driver and hope that the
1041          * "implementation-defined caching policy" is good enough. Similarly,
1042          * we'll use it for the sake of a valid attribute for our 'device'
1043          * index, although callers should never request that in practice.
1044          */
1045         cfg->arm_mali_lpae_cfg.memattr =
1046                 (ARM_MALI_LPAE_MEMATTR_IMP_DEF
1047                  << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_NC)) |
1048                 (ARM_MALI_LPAE_MEMATTR_WRITE_ALLOC
1049                  << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_CACHE)) |
1050                 (ARM_MALI_LPAE_MEMATTR_IMP_DEF
1051                  << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_DEV));
1052
1053         data->pgd = __arm_lpae_alloc_pages(ARM_LPAE_PGD_SIZE(data), GFP_KERNEL,
1054                                            cfg);
1055         if (!data->pgd)
1056                 goto out_free_data;
1057
1058         /* Ensure the empty pgd is visible before TRANSTAB can be written */
1059         wmb();
1060
1061         cfg->arm_mali_lpae_cfg.transtab = virt_to_phys(data->pgd) |
1062                                           ARM_MALI_LPAE_TTBR_READ_INNER |
1063                                           ARM_MALI_LPAE_TTBR_ADRMODE_TABLE;
1064         return &data->iop;
1065
1066 out_free_data:
1067         kfree(data);
1068         return NULL;
1069 }
1070
1071 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_64_lpae_s1_init_fns = {
1072         .alloc  = arm_64_lpae_alloc_pgtable_s1,
1073         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1074 };
1075
1076 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_64_lpae_s2_init_fns = {
1077         .alloc  = arm_64_lpae_alloc_pgtable_s2,
1078         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1079 };
1080
1081 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_32_lpae_s1_init_fns = {
1082         .alloc  = arm_32_lpae_alloc_pgtable_s1,
1083         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1084 };
1085
1086 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_32_lpae_s2_init_fns = {
1087         .alloc  = arm_32_lpae_alloc_pgtable_s2,
1088         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1089 };
1090
1091 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_mali_lpae_init_fns = {
1092         .alloc  = arm_mali_lpae_alloc_pgtable,
1093         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1094 };
1095
1096 #ifdef CONFIG_IOMMU_IO_PGTABLE_LPAE_SELFTEST
1097
1098 static struct io_pgtable_cfg *cfg_cookie __initdata;
1099
1100 static void __init dummy_tlb_flush_all(void *cookie)
1101 {
1102         WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
1103 }
1104
1105 static void __init dummy_tlb_flush(unsigned long iova, size_t size,
1106                                    size_t granule, void *cookie)
1107 {
1108         WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
1109         WARN_ON(!(size & cfg_cookie->pgsize_bitmap));
1110 }
1111
1112 static void __init dummy_tlb_add_page(struct iommu_iotlb_gather *gather,
1113                                       unsigned long iova, size_t granule,
1114                                       void *cookie)
1115 {
1116         dummy_tlb_flush(iova, granule, granule, cookie);
1117 }
1118
1119 static const struct iommu_flush_ops dummy_tlb_ops __initconst = {
1120         .tlb_flush_all  = dummy_tlb_flush_all,
1121         .tlb_flush_walk = dummy_tlb_flush,
1122         .tlb_flush_leaf = dummy_tlb_flush,
1123         .tlb_add_page   = dummy_tlb_add_page,
1124 };
1125
1126 static void __init arm_lpae_dump_ops(struct io_pgtable_ops *ops)
1127 {
1128         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
1129         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
1130
1131         pr_err("cfg: pgsize_bitmap 0x%lx, ias %u-bit\n",
1132                 cfg->pgsize_bitmap, cfg->ias);
1133         pr_err("data: %d levels, 0x%zx pgd_size, %u pg_shift, %u bits_per_level, pgd @ %p\n",
1134                 ARM_LPAE_MAX_LEVELS - data->start_level, ARM_LPAE_PGD_SIZE(data),
1135                 ilog2(ARM_LPAE_GRANULE(data)), data->bits_per_level, data->pgd);
1136 }
1137
1138 #define __FAIL(ops, i)  ({                                              \
1139                 WARN(1, "selftest: test failed for fmt idx %d\n", (i)); \
1140                 arm_lpae_dump_ops(ops);                                 \
1141                 selftest_running = false;                               \
1142                 -EFAULT;                                                \
1143 })
1144
1145 static int __init arm_lpae_run_tests(struct io_pgtable_cfg *cfg)
1146 {
1147         static const enum io_pgtable_fmt fmts[] __initconst = {
1148                 ARM_64_LPAE_S1,
1149                 ARM_64_LPAE_S2,
1150         };
1151
1152         int i, j;
1153         unsigned long iova;
1154         size_t size;
1155         struct io_pgtable_ops *ops;
1156
1157         selftest_running = true;
1158
1159         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(fmts); ++i) {
1160                 cfg_cookie = cfg;
1161                 ops = alloc_io_pgtable_ops(fmts[i], cfg, cfg);
1162                 if (!ops) {
1163                         pr_err("selftest: failed to allocate io pgtable ops\n");
1164                         return -ENOMEM;
1165                 }
1166
1167                 /*
1168                  * Initial sanity checks.
1169                  * Empty page tables shouldn't provide any translations.
1170                  */
1171                 if (ops->iova_to_phys(ops, 42))
1172                         return __FAIL(ops, i);
1173
1174                 if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_1G + 42))
1175                         return __FAIL(ops, i);
1176
1177                 if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_2G + 42))
1178                         return __FAIL(ops, i);
1179
1180                 /*
1181                  * Distinct mappings of different granule sizes.
1182                  */
1183                 iova = 0;
1184                 for_each_set_bit(j, &cfg->pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG) {
1185                         size = 1UL << j;
1186
1187                         if (ops->map(ops, iova, iova, size, IOMMU_READ |
1188                                                             IOMMU_WRITE |
1189                                                             IOMMU_NOEXEC |
1190                                                             IOMMU_CACHE))
1191                                 return __FAIL(ops, i);
1192
1193                         /* Overlapping mappings */
1194                         if (!ops->map(ops, iova, iova + size, size,
1195                                       IOMMU_READ | IOMMU_NOEXEC))
1196                                 return __FAIL(ops, i);
1197
1198                         if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42) != (iova + 42))
1199                                 return __FAIL(ops, i);
1200
1201                         iova += SZ_1G;
1202                 }
1203
1204                 /* Partial unmap */
1205                 size = 1UL << __ffs(cfg->pgsize_bitmap);
1206                 if (ops->unmap(ops, SZ_1G + size, size, NULL) != size)
1207                         return __FAIL(ops, i);
1208
1209                 /* Remap of partial unmap */
1210                 if (ops->map(ops, SZ_1G + size, size, size, IOMMU_READ))
1211                         return __FAIL(ops, i);
1212
1213                 if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_1G + size + 42) != (size + 42))
1214                         return __FAIL(ops, i);
1215
1216                 /* Full unmap */
1217                 iova = 0;
1218                 for_each_set_bit(j, &cfg->pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG) {
1219                         size = 1UL << j;
1220
1221                         if (ops->unmap(ops, iova, size, NULL) != size)
1222                                 return __FAIL(ops, i);
1223
1224                         if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42))
1225                                 return __FAIL(ops, i);
1226
1227                         /* Remap full block */
1228                         if (ops->map(ops, iova, iova, size, IOMMU_WRITE))
1229                                 return __FAIL(ops, i);
1230
1231                         if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42) != (iova + 42))
1232                                 return __FAIL(ops, i);
1233
1234                         iova += SZ_1G;
1235                 }
1236
1237                 free_io_pgtable_ops(ops);
1238         }
1239
1240         selftest_running = false;
1241         return 0;
1242 }
1243
1244 static int __init arm_lpae_do_selftests(void)
1245 {
1246         static const unsigned long pgsize[] __initconst = {
1247                 SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G,
1248                 SZ_16K | SZ_32M,
1249                 SZ_64K | SZ_512M,
1250         };
1251
1252         static const unsigned int ias[] __initconst = {
1253                 32, 36, 40, 42, 44, 48,
1254         };
1255
1256         int i, j, pass = 0, fail = 0;
1257         struct io_pgtable_cfg cfg = {
1258                 .tlb = &dummy_tlb_ops,
1259                 .oas = 48,
1260                 .coherent_walk = true,
1261         };
1262
1263         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pgsize); ++i) {
1264                 for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(ias); ++j) {
1265                         cfg.pgsize_bitmap = pgsize[i];
1266                         cfg.ias = ias[j];
1267                         pr_info("selftest: pgsize_bitmap 0x%08lx, IAS %u\n",
1268                                 pgsize[i], ias[j]);
1269                         if (arm_lpae_run_tests(&cfg))
1270                                 fail++;
1271                         else
1272                                 pass++;
1273                 }
1274         }
1275
1276         pr_info("selftest: completed with %d PASS %d FAIL\n", pass, fail);
1277         return fail ? -EFAULT : 0;
1278 }
1279 subsys_initcall(arm_lpae_do_selftests);
1280 #endif