b7eed75960febac3fbc1103d09487e72f04564f5
[platform/kernel/linux-rpi.git] / arch / arm / mm / dma-mapping.c
1 /*
2  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
3  *
4  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation.
9  *
10  *  DMA uncached mapping support.
11  */
12 #include <linux/bootmem.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/genalloc.h>
16 #include <linux/gfp.h>
17 #include <linux/errno.h>
18 #include <linux/list.h>
19 #include <linux/init.h>
20 #include <linux/device.h>
21 #include <linux/dma-mapping.h>
22 #include <linux/dma-contiguous.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/slab.h>
26 #include <linux/iommu.h>
27 #include <linux/io.h>
28 #include <linux/vmalloc.h>
29 #include <linux/sizes.h>
30 #include <linux/cma.h>
31
32 #include <asm/memory.h>
33 #include <asm/highmem.h>
34 #include <asm/cacheflush.h>
35 #include <asm/tlbflush.h>
36 #include <asm/mach/arch.h>
37 #include <asm/dma-iommu.h>
38 #include <asm/mach/map.h>
39 #include <asm/system_info.h>
40 #include <asm/dma-contiguous.h>
41
42 #include "dma.h"
43 #include "mm.h"
44
45 struct arm_dma_alloc_args {
46         struct device *dev;
47         size_t size;
48         gfp_t gfp;
49         pgprot_t prot;
50         const void *caller;
51         bool want_vaddr;
52         int coherent_flag;
53 };
54
55 struct arm_dma_free_args {
56         struct device *dev;
57         size_t size;
58         void *cpu_addr;
59         struct page *page;
60         bool want_vaddr;
61 };
62
63 #define NORMAL      0
64 #define COHERENT    1
65
66 struct arm_dma_allocator {
67         void *(*alloc)(struct arm_dma_alloc_args *args,
68                        struct page **ret_page);
69         void (*free)(struct arm_dma_free_args *args);
70 };
71
72 struct arm_dma_buffer {
73         struct list_head list;
74         void *virt;
75         struct arm_dma_allocator *allocator;
76 };
77
78 static LIST_HEAD(arm_dma_bufs);
79 static DEFINE_SPINLOCK(arm_dma_bufs_lock);
80
81 static struct arm_dma_buffer *arm_dma_buffer_find(void *virt)
82 {
83         struct arm_dma_buffer *buf, *found = NULL;
84         unsigned long flags;
85
86         spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
87         list_for_each_entry(buf, &arm_dma_bufs, list) {
88                 if (buf->virt == virt) {
89                         list_del(&buf->list);
90                         found = buf;
91                         break;
92                 }
93         }
94         spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
95         return found;
96 }
97
98 /*
99  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
100  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
101  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
102  * represent the transitions between these two ownership states.
103  *
104  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
105  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
106  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
107  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
108  *
109  */
110 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
111                 size_t, enum dma_data_direction);
112 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
113                 size_t, enum dma_data_direction);
114
115 /**
116  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
117  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
118  * @page: page that buffer resides in
119  * @offset: offset into page for start of buffer
120  * @size: size of buffer to map
121  * @dir: DMA transfer direction
122  *
123  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
124  * or written back.
125  *
126  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
127  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
128  */
129 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
130              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
131              struct dma_attrs *attrs)
132 {
133         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
134                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
135         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
136 }
137
138 static dma_addr_t arm_coherent_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
139              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
140              struct dma_attrs *attrs)
141 {
142         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
143 }
144
145 /**
146  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
147  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
148  * @handle: DMA address of buffer
149  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
150  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
151  *
152  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
153  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
154  * All other usages are undefined.
155  *
156  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
157  * whatever the device wrote there.
158  */
159 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
160                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
161                 struct dma_attrs *attrs)
162 {
163         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
164                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
165                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
166 }
167
168 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
169                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
170 {
171         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
172         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
173         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
174 }
175
176 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
177                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
178 {
179         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
180         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
181         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
182 }
183
184 struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
185         .alloc                  = arm_dma_alloc,
186         .free                   = arm_dma_free,
187         .mmap                   = arm_dma_mmap,
188         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
189         .map_page               = arm_dma_map_page,
190         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
191         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
192         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
193         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
194         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
195         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
196         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
197 };
198 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
199
200 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
201         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs);
202 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
203                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs);
204 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
205                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
206                  struct dma_attrs *attrs);
207
208 struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
209         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
210         .free                   = arm_coherent_dma_free,
211         .mmap                   = arm_coherent_dma_mmap,
212         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
213         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
214         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
215 };
216 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
217
218 static int __dma_supported(struct device *dev, u64 mask, bool warn)
219 {
220         unsigned long max_dma_pfn;
221
222         /*
223          * If the mask allows for more memory than we can address,
224          * and we actually have that much memory, then we must
225          * indicate that DMA to this device is not supported.
226          */
227         if (sizeof(mask) != sizeof(dma_addr_t) &&
228             mask > (dma_addr_t)~0 &&
229             dma_to_pfn(dev, ~0) < max_pfn - 1) {
230                 if (warn) {
231                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx is larger than dma_addr_t allows\n",
232                                  mask);
233                         dev_warn(dev, "Driver did not use or check the return value from dma_set_coherent_mask()?\n");
234                 }
235                 return 0;
236         }
237
238         max_dma_pfn = min(max_pfn, arm_dma_pfn_limit);
239
240         /*
241          * Translate the device's DMA mask to a PFN limit.  This
242          * PFN number includes the page which we can DMA to.
243          */
244         if (dma_to_pfn(dev, mask) < max_dma_pfn) {
245                 if (warn)
246                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx (pfn %#lx-%#lx) covers a smaller range of system memory than the DMA zone pfn 0x0-%#lx\n",
247                                  mask,
248                                  dma_to_pfn(dev, 0), dma_to_pfn(dev, mask) + 1,
249                                  max_dma_pfn + 1);
250                 return 0;
251         }
252
253         return 1;
254 }
255
256 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
257 {
258         u64 mask = (u64)DMA_BIT_MASK(32);
259
260         if (dev) {
261                 mask = dev->coherent_dma_mask;
262
263                 /*
264                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
265                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
266                  */
267                 if (mask == 0) {
268                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
269                         return 0;
270                 }
271
272                 if (!__dma_supported(dev, mask, true))
273                         return 0;
274         }
275
276         return mask;
277 }
278
279 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size, int coherent_flag)
280 {
281         /*
282          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
283          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
284          */
285         if (PageHighMem(page)) {
286                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
287                 phys_addr_t end = base + size;
288                 while (size > 0) {
289                         void *ptr = kmap_atomic(page);
290                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
291                         if (coherent_flag != COHERENT)
292                                 dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
293                         kunmap_atomic(ptr);
294                         page++;
295                         size -= PAGE_SIZE;
296                 }
297                 if (coherent_flag != COHERENT)
298                         outer_flush_range(base, end);
299         } else {
300                 void *ptr = page_address(page);
301                 memset(ptr, 0, size);
302                 if (coherent_flag != COHERENT) {
303                         dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
304                         outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
305                 }
306         }
307 }
308
309 /*
310  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
311  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
312  */
313 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
314                                        gfp_t gfp, int coherent_flag)
315 {
316         unsigned long order = get_order(size);
317         struct page *page, *p, *e;
318
319         page = alloc_pages(gfp, order);
320         if (!page)
321                 return NULL;
322
323         /*
324          * Now split the huge page and free the excess pages
325          */
326         split_page(page, order);
327         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
328                 __free_page(p);
329
330         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
331
332         return page;
333 }
334
335 /*
336  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
337  */
338 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
339 {
340         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
341
342         while (page < e) {
343                 __free_page(page);
344                 page++;
345         }
346 }
347
348 #ifdef CONFIG_MMU
349
350 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
351                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
352                                      const void *caller, bool want_vaddr,
353                                      int coherent_flag);
354
355 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
356                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
357                                  const void *caller, bool want_vaddr);
358
359 static void *
360 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
361         const void *caller)
362 {
363         /*
364          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
365          * set VM_USERMAP flags too.
366          */
367         return dma_common_contiguous_remap(page, size,
368                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
369                         prot, caller);
370 }
371
372 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
373 {
374         dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
375                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
376 }
377
378 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
379 static struct gen_pool *atomic_pool;
380
381 static size_t atomic_pool_size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE;
382
383 static int __init early_coherent_pool(char *p)
384 {
385         atomic_pool_size = memparse(p, &p);
386         return 0;
387 }
388 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
389
390 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
391 {
392         /*
393          * Catch any attempt to set the pool size too late.
394          */
395         BUG_ON(atomic_pool);
396
397         /*
398          * Set architecture specific coherent pool size only if
399          * it has not been changed by kernel command line parameter.
400          */
401         if (atomic_pool_size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
402                 atomic_pool_size = size;
403 }
404
405 /*
406  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
407  */
408 static int __init atomic_pool_init(void)
409 {
410         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(PAGE_KERNEL);
411         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
412         struct page *page;
413         void *ptr;
414
415         atomic_pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, -1);
416         if (!atomic_pool)
417                 goto out;
418         /*
419          * The atomic pool is only used for non-coherent allocations
420          * so we must pass NORMAL for coherent_flag.
421          */
422         if (dev_get_cma_area(NULL))
423                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, atomic_pool_size, prot,
424                                       &page, atomic_pool_init, true, NORMAL);
425         else
426                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, atomic_pool_size, gfp, prot,
427                                            &page, atomic_pool_init, true);
428         if (ptr) {
429                 int ret;
430
431                 ret = gen_pool_add_virt(atomic_pool, (unsigned long)ptr,
432                                         page_to_phys(page),
433                                         atomic_pool_size, -1);
434                 if (ret)
435                         goto destroy_genpool;
436
437                 gen_pool_set_algo(atomic_pool,
438                                 gen_pool_first_fit_order_align,
439                                 (void *)PAGE_SHIFT);
440                 pr_info("DMA: preallocated %zd KiB pool for atomic coherent allocations\n",
441                        atomic_pool_size / 1024);
442                 return 0;
443         }
444
445 destroy_genpool:
446         gen_pool_destroy(atomic_pool);
447         atomic_pool = NULL;
448 out:
449         pr_err("DMA: failed to allocate %zx KiB pool for atomic coherent allocation\n",
450                atomic_pool_size / 1024);
451         return -ENOMEM;
452 }
453 /*
454  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
455  */
456 postcore_initcall(atomic_pool_init);
457
458 struct dma_contig_early_reserve {
459         phys_addr_t base;
460         unsigned long size;
461 };
462
463 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
464
465 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
466
467 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
468 {
469         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
470         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
471         dma_mmu_remap_num++;
472 }
473
474 void __init dma_contiguous_remap(void)
475 {
476         int i;
477         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
478                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
479                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
480                 struct map_desc map;
481                 unsigned long addr;
482
483                 if (end > arm_lowmem_limit)
484                         end = arm_lowmem_limit;
485                 if (start >= end)
486                         continue;
487
488                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
489                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
490                 map.length = end - start;
491                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
492
493                 /*
494                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
495                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
496                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
497                  *
498                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
499                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
500                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
501                  */
502                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
503                      addr += PMD_SIZE)
504                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
505
506                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
507                                        __phys_to_virt(end));
508
509                 iotable_init(&map, 1);
510         }
511 }
512
513 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
514                             void *data)
515 {
516         struct page *page = virt_to_page(addr);
517         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
518
519         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
520         return 0;
521 }
522
523 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
524 {
525         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
526         unsigned end = start + size;
527
528         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
529         flush_tlb_kernel_range(start, end);
530 }
531
532 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
533                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
534                                  const void *caller, bool want_vaddr)
535 {
536         struct page *page;
537         void *ptr = NULL;
538         /*
539          * __alloc_remap_buffer is only called when the device is
540          * non-coherent
541          */
542         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, NORMAL);
543         if (!page)
544                 return NULL;
545         if (!want_vaddr)
546                 goto out;
547
548         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
549         if (!ptr) {
550                 __dma_free_buffer(page, size);
551                 return NULL;
552         }
553
554  out:
555         *ret_page = page;
556         return ptr;
557 }
558
559 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
560 {
561         unsigned long val;
562         void *ptr = NULL;
563
564         if (!atomic_pool) {
565                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
566                 return NULL;
567         }
568
569         val = gen_pool_alloc(atomic_pool, size);
570         if (val) {
571                 phys_addr_t phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, val);
572
573                 *ret_page = phys_to_page(phys);
574                 ptr = (void *)val;
575         }
576
577         return ptr;
578 }
579
580 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
581 {
582         return addr_in_gen_pool(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
583 }
584
585 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
586 {
587         if (!__in_atomic_pool(start, size))
588                 return 0;
589
590         gen_pool_free(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
591
592         return 1;
593 }
594
595 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
596                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
597                                      const void *caller, bool want_vaddr,
598                                      int coherent_flag)
599 {
600         unsigned long order = get_order(size);
601         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
602         struct page *page;
603         void *ptr = NULL;
604
605         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
606         if (!page)
607                 return NULL;
608
609         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
610
611         if (!want_vaddr)
612                 goto out;
613
614         if (PageHighMem(page)) {
615                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
616                 if (!ptr) {
617                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
618                         return NULL;
619                 }
620         } else {
621                 __dma_remap(page, size, prot);
622                 ptr = page_address(page);
623         }
624
625  out:
626         *ret_page = page;
627         return ptr;
628 }
629
630 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
631                                    void *cpu_addr, size_t size, bool want_vaddr)
632 {
633         if (want_vaddr) {
634                 if (PageHighMem(page))
635                         __dma_free_remap(cpu_addr, size);
636                 else
637                         __dma_remap(page, size, PAGE_KERNEL);
638         }
639         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
640 }
641
642 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(struct dma_attrs *attrs, pgprot_t prot)
643 {
644         prot = dma_get_attr(DMA_ATTR_WRITE_COMBINE, attrs) ?
645                             pgprot_writecombine(prot) :
646                             pgprot_dmacoherent(prot);
647         return prot;
648 }
649
650 #define nommu() 0
651
652 #else   /* !CONFIG_MMU */
653
654 #define nommu() 1
655
656 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)                           __pgprot(0)
657 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c, wv)  NULL
658 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
659 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret, c, wv, coherent_flag)     NULL
660 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
661 #define __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size, wv)   do { } while (0)
662 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
663
664 #endif  /* CONFIG_MMU */
665
666 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
667                                    struct page **ret_page)
668 {
669         struct page *page;
670         /* __alloc_simple_buffer is only called when the device is coherent */
671         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, COHERENT);
672         if (!page)
673                 return NULL;
674
675         *ret_page = page;
676         return page_address(page);
677 }
678
679 static void *simple_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
680                                     struct page **ret_page)
681 {
682         return __alloc_simple_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
683                                      ret_page);
684 }
685
686 static void simple_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
687 {
688         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
689 }
690
691 static struct arm_dma_allocator simple_allocator = {
692         .alloc = simple_allocator_alloc,
693         .free = simple_allocator_free,
694 };
695
696 static void *cma_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
697                                  struct page **ret_page)
698 {
699         return __alloc_from_contiguous(args->dev, args->size, args->prot,
700                                        ret_page, args->caller,
701                                        args->want_vaddr, args->coherent_flag);
702 }
703
704 static void cma_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
705 {
706         __free_from_contiguous(args->dev, args->page, args->cpu_addr,
707                                args->size, args->want_vaddr);
708 }
709
710 static struct arm_dma_allocator cma_allocator = {
711         .alloc = cma_allocator_alloc,
712         .free = cma_allocator_free,
713 };
714
715 static void *pool_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
716                                   struct page **ret_page)
717 {
718         return __alloc_from_pool(args->size, ret_page);
719 }
720
721 static void pool_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
722 {
723         __free_from_pool(args->cpu_addr, args->size);
724 }
725
726 static struct arm_dma_allocator pool_allocator = {
727         .alloc = pool_allocator_alloc,
728         .free = pool_allocator_free,
729 };
730
731 static void *remap_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
732                                    struct page **ret_page)
733 {
734         return __alloc_remap_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
735                                     args->prot, ret_page, args->caller,
736                                     args->want_vaddr);
737 }
738
739 static void remap_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
740 {
741         if (args->want_vaddr)
742                 __dma_free_remap(args->cpu_addr, args->size);
743
744         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
745 }
746
747 static struct arm_dma_allocator remap_allocator = {
748         .alloc = remap_allocator_alloc,
749         .free = remap_allocator_free,
750 };
751
752 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
753                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent,
754                          struct dma_attrs *attrs, const void *caller)
755 {
756         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
757         struct page *page = NULL;
758         void *addr;
759         bool allowblock, cma;
760         struct arm_dma_buffer *buf;
761         struct arm_dma_alloc_args args = {
762                 .dev = dev,
763                 .size = PAGE_ALIGN(size),
764                 .gfp = gfp,
765                 .prot = prot,
766                 .caller = caller,
767                 .want_vaddr = !dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs),
768                 .coherent_flag = is_coherent ? COHERENT : NORMAL,
769         };
770
771 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
772         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
773         if (limit && size >= limit) {
774                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
775                         size, mask);
776                 return NULL;
777         }
778 #endif
779
780         if (!mask)
781                 return NULL;
782
783         buf = kzalloc(sizeof(*buf),
784                       gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_DMA32 | __GFP_HIGHMEM));
785         if (!buf)
786                 return NULL;
787
788         if (mask < 0xffffffffULL)
789                 gfp |= GFP_DMA;
790
791         /*
792          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
793          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
794          * handle them.  The real problem is that this flag probably
795          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
796          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
797          */
798         gfp &= ~(__GFP_COMP);
799         args.gfp = gfp;
800
801         *handle = DMA_ERROR_CODE;
802         allowblock = gfpflags_allow_blocking(gfp);
803         cma = allowblock ? dev_get_cma_area(dev) : false;
804
805         if (cma)
806                 buf->allocator = &cma_allocator;
807         else if (nommu() || is_coherent)
808                 buf->allocator = &simple_allocator;
809         else if (allowblock)
810                 buf->allocator = &remap_allocator;
811         else
812                 buf->allocator = &pool_allocator;
813
814         addr = buf->allocator->alloc(&args, &page);
815
816         if (page) {
817                 unsigned long flags;
818
819                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
820                 buf->virt = args.want_vaddr ? addr : page;
821
822                 spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
823                 list_add(&buf->list, &arm_dma_bufs);
824                 spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
825         } else {
826                 kfree(buf);
827         }
828
829         return args.want_vaddr ? addr : page;
830 }
831
832 /*
833  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
834  * virtual and bus address for that space.
835  */
836 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
837                     gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
838 {
839         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
840
841         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
842                            attrs, __builtin_return_address(0));
843 }
844
845 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
846         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
847 {
848         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, PAGE_KERNEL, true,
849                            attrs, __builtin_return_address(0));
850 }
851
852 static int __arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
853                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
854                  struct dma_attrs *attrs)
855 {
856         int ret = -ENXIO;
857 #ifdef CONFIG_MMU
858         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
859         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
860         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
861         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
862
863         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
864                 return ret;
865
866         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
867                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
868                                       pfn + off,
869                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
870                                       vma->vm_page_prot);
871         }
872 #endif  /* CONFIG_MMU */
873
874         return ret;
875 }
876
877 /*
878  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
879  */
880 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
881                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
882                  struct dma_attrs *attrs)
883 {
884         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
885 }
886
887 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
888                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
889                  struct dma_attrs *attrs)
890 {
891 #ifdef CONFIG_MMU
892         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
893 #endif  /* CONFIG_MMU */
894         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
895 }
896
897 /*
898  * Free a buffer as defined by the above mapping.
899  */
900 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
901                            dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs,
902                            bool is_coherent)
903 {
904         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
905         struct arm_dma_buffer *buf;
906         struct arm_dma_free_args args = {
907                 .dev = dev,
908                 .size = PAGE_ALIGN(size),
909                 .cpu_addr = cpu_addr,
910                 .page = page,
911                 .want_vaddr = !dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs),
912         };
913
914         buf = arm_dma_buffer_find(cpu_addr);
915         if (WARN(!buf, "Freeing invalid buffer %p\n", cpu_addr))
916                 return;
917
918         buf->allocator->free(&args);
919         kfree(buf);
920 }
921
922 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
923                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
924 {
925         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
926 }
927
928 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
929                                   dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
930 {
931         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
932 }
933
934 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
935                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
936                  struct dma_attrs *attrs)
937 {
938         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
939         int ret;
940
941         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
942         if (unlikely(ret))
943                 return ret;
944
945         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
946         return 0;
947 }
948
949 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
950         size_t size, enum dma_data_direction dir,
951         void (*op)(const void *, size_t, int))
952 {
953         unsigned long pfn;
954         size_t left = size;
955
956         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
957         offset %= PAGE_SIZE;
958
959         /*
960          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
961          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
962          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
963          * optimized out.
964          */
965         do {
966                 size_t len = left;
967                 void *vaddr;
968
969                 page = pfn_to_page(pfn);
970
971                 if (PageHighMem(page)) {
972                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
973                                 len = PAGE_SIZE - offset;
974
975                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
976                                 vaddr = kmap_atomic(page);
977                                 op(vaddr + offset, len, dir);
978                                 kunmap_atomic(vaddr);
979                         } else {
980                                 vaddr = kmap_high_get(page);
981                                 if (vaddr) {
982                                         op(vaddr + offset, len, dir);
983                                         kunmap_high(page);
984                                 }
985                         }
986                 } else {
987                         vaddr = page_address(page) + offset;
988                         op(vaddr, len, dir);
989                 }
990                 offset = 0;
991                 pfn++;
992                 left -= len;
993         } while (left);
994 }
995
996 /*
997  * Make an area consistent for devices.
998  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
999  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
1000  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
1001  */
1002 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
1003         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1004 {
1005         phys_addr_t paddr;
1006
1007         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
1008
1009         paddr = page_to_phys(page) + off;
1010         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
1011                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1012         } else {
1013                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
1014         }
1015         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
1016 }
1017
1018 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
1019         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1020 {
1021         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + off;
1022
1023         /* FIXME: non-speculating: not required */
1024         /* in any case, don't bother invalidating if DMA to device */
1025         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
1026                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1027
1028                 dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
1029         }
1030
1031         /*
1032          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
1033          */
1034         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
1035                 unsigned long pfn;
1036                 size_t left = size;
1037
1038                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
1039                 off %= PAGE_SIZE;
1040                 if (off) {
1041                         pfn++;
1042                         left -= PAGE_SIZE - off;
1043                 }
1044                 while (left >= PAGE_SIZE) {
1045                         page = pfn_to_page(pfn++);
1046                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
1047                         left -= PAGE_SIZE;
1048                 }
1049         }
1050 }
1051
1052 /**
1053  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1054  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1055  * @sg: list of buffers
1056  * @nents: number of buffers to map
1057  * @dir: DMA transfer direction
1058  *
1059  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1060  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
1061  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
1062  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
1063  * sg_dma_{address,length}.
1064  *
1065  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
1066  * here.
1067  */
1068 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1069                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1070 {
1071         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1072         struct scatterlist *s;
1073         int i, j;
1074
1075         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1076 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
1077                 s->dma_length = s->length;
1078 #endif
1079                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
1080                                                 s->length, dir, attrs);
1081                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
1082                         goto bad_mapping;
1083         }
1084         return nents;
1085
1086  bad_mapping:
1087         for_each_sg(sg, s, i, j)
1088                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1089         return 0;
1090 }
1091
1092 /**
1093  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1094  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1095  * @sg: list of buffers
1096  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1097  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1098  *
1099  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1100  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1101  */
1102 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1103                 enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1104 {
1105         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1106         struct scatterlist *s;
1107
1108         int i;
1109
1110         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1111                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1112 }
1113
1114 /**
1115  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
1116  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1117  * @sg: list of buffers
1118  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1119  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1120  */
1121 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1122                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1123 {
1124         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1125         struct scatterlist *s;
1126         int i;
1127
1128         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1129                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1130                                          dir);
1131 }
1132
1133 /**
1134  * arm_dma_sync_sg_for_device
1135  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1136  * @sg: list of buffers
1137  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1138  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1139  */
1140 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1141                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1142 {
1143         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1144         struct scatterlist *s;
1145         int i;
1146
1147         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1148                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1149                                             dir);
1150 }
1151
1152 /*
1153  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
1154  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
1155  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
1156  * to this function.
1157  */
1158 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
1159 {
1160         return __dma_supported(dev, mask, false);
1161 }
1162 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
1163
1164 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
1165
1166 static int __init dma_debug_do_init(void)
1167 {
1168         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
1169         return 0;
1170 }
1171 fs_initcall(dma_debug_do_init);
1172
1173 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1174
1175 /* IOMMU */
1176
1177 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping);
1178
1179 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1180                                       size_t size)
1181 {
1182         unsigned int order = get_order(size);
1183         unsigned int align = 0;
1184         unsigned int count, start;
1185         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1186         unsigned long flags;
1187         dma_addr_t iova;
1188         int i;
1189
1190         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1191                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1192
1193         count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1194         align = (1 << order) - 1;
1195
1196         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1197         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++) {
1198                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1199                                 mapping->bits, 0, count, align);
1200
1201                 if (start > mapping->bits)
1202                         continue;
1203
1204                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1205                 break;
1206         }
1207
1208         /*
1209          * No unused range found. Try to extend the existing mapping
1210          * and perform a second attempt to reserve an IO virtual
1211          * address range of size bytes.
1212          */
1213         if (i == mapping->nr_bitmaps) {
1214                 if (extend_iommu_mapping(mapping)) {
1215                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1216                         return DMA_ERROR_CODE;
1217                 }
1218
1219                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1220                                 mapping->bits, 0, count, align);
1221
1222                 if (start > mapping->bits) {
1223                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1224                         return DMA_ERROR_CODE;
1225                 }
1226
1227                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1228         }
1229         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1230
1231         iova = mapping->base + (mapping_size * i);
1232         iova += start << PAGE_SHIFT;
1233
1234         return iova;
1235 }
1236
1237 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1238                                dma_addr_t addr, size_t size)
1239 {
1240         unsigned int start, count;
1241         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1242         unsigned long flags;
1243         dma_addr_t bitmap_base;
1244         u32 bitmap_index;
1245
1246         if (!size)
1247                 return;
1248
1249         bitmap_index = (u32) (addr - mapping->base) / (u32) mapping_size;
1250         BUG_ON(addr < mapping->base || bitmap_index > mapping->extensions);
1251
1252         bitmap_base = mapping->base + mapping_size * bitmap_index;
1253
1254         start = (addr - bitmap_base) >> PAGE_SHIFT;
1255
1256         if (addr + size > bitmap_base + mapping_size) {
1257                 /*
1258                  * The address range to be freed reaches into the iova
1259                  * range of the next bitmap. This should not happen as
1260                  * we don't allow this in __alloc_iova (at the
1261                  * moment).
1262                  */
1263                 BUG();
1264         } else
1265                 count = size >> PAGE_SHIFT;
1266
1267         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1268         bitmap_clear(mapping->bitmaps[bitmap_index], start, count);
1269         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1270 }
1271
1272 /* We'll try 2M, 1M, 64K, and finally 4K; array must end with 0! */
1273 static const int iommu_order_array[] = { 9, 8, 4, 0 };
1274
1275 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1276                                           gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs,
1277                                           int coherent_flag)
1278 {
1279         struct page **pages;
1280         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1281         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1282         int i = 0;
1283         int order_idx = 0;
1284
1285         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1286                 pages = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
1287         else
1288                 pages = vzalloc(array_size);
1289         if (!pages)
1290                 return NULL;
1291
1292         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS, attrs))
1293         {
1294                 unsigned long order = get_order(size);
1295                 struct page *page;
1296
1297                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
1298                 if (!page)
1299                         goto error;
1300
1301                 __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
1302
1303                 for (i = 0; i < count; i++)
1304                         pages[i] = page + i;
1305
1306                 return pages;
1307         }
1308
1309         /* Go straight to 4K chunks if caller says it's OK. */
1310         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES, attrs))
1311                 order_idx = ARRAY_SIZE(iommu_order_array) - 1;
1312
1313         /*
1314          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1315          */
1316         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1317
1318         while (count) {
1319                 int j, order;
1320
1321                 order = iommu_order_array[order_idx];
1322
1323                 /* Drop down when we get small */
1324                 if (__fls(count) < order) {
1325                         order_idx++;
1326                         continue;
1327                 }
1328
1329                 if (order) {
1330                         /* See if it's easy to allocate a high-order chunk */
1331                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NORETRY, order);
1332
1333                         /* Go down a notch at first sign of pressure */
1334                         if (!pages[i]) {
1335                                 order_idx++;
1336                                 continue;
1337                         }
1338                 } else {
1339                         pages[i] = alloc_pages(gfp, 0);
1340                         if (!pages[i])
1341                                 goto error;
1342                 }
1343
1344                 if (order) {
1345                         split_page(pages[i], order);
1346                         j = 1 << order;
1347                         while (--j)
1348                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1349                 }
1350
1351                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order, coherent_flag);
1352                 i += 1 << order;
1353                 count -= 1 << order;
1354         }
1355
1356         return pages;
1357 error:
1358         while (i--)
1359                 if (pages[i])
1360                         __free_pages(pages[i], 0);
1361         kvfree(pages);
1362         return NULL;
1363 }
1364
1365 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1366                                size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1367 {
1368         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1369         int i;
1370
1371         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS, attrs)) {
1372                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1373         } else {
1374                 for (i = 0; i < count; i++)
1375                         if (pages[i])
1376                                 __free_pages(pages[i], 0);
1377         }
1378
1379         kvfree(pages);
1380         return 0;
1381 }
1382
1383 /*
1384  * Create a CPU mapping for a specified pages
1385  */
1386 static void *
1387 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1388                     const void *caller)
1389 {
1390         return dma_common_pages_remap(pages, size,
1391                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP, prot, caller);
1392 }
1393
1394 /*
1395  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1396  */
1397 static dma_addr_t
1398 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1399 {
1400         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1401         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1402         dma_addr_t dma_addr, iova;
1403         int i;
1404
1405         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1406         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1407                 return dma_addr;
1408
1409         iova = dma_addr;
1410         for (i = 0; i < count; ) {
1411                 int ret;
1412
1413                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1414                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1415                 unsigned int len, j;
1416
1417                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1418                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1419                                 break;
1420
1421                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1422                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1423                                 IOMMU_READ|IOMMU_WRITE);
1424                 if (ret < 0)
1425                         goto fail;
1426                 iova += len;
1427                 i = j;
1428         }
1429         return dma_addr;
1430 fail:
1431         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1432         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1433         return DMA_ERROR_CODE;
1434 }
1435
1436 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1437 {
1438         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1439
1440         /*
1441          * add optional in-page offset from iova to size and align
1442          * result to page size
1443          */
1444         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1445         iova &= PAGE_MASK;
1446
1447         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1448         __free_iova(mapping, iova, size);
1449         return 0;
1450 }
1451
1452 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1453 {
1454         struct page *page;
1455         phys_addr_t phys;
1456
1457         phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, (unsigned long)addr);
1458         page = phys_to_page(phys);
1459
1460         return (struct page **)page;
1461 }
1462
1463 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, struct dma_attrs *attrs)
1464 {
1465         struct vm_struct *area;
1466
1467         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1468                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1469
1470         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1471                 return cpu_addr;
1472
1473         area = find_vm_area(cpu_addr);
1474         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1475                 return area->pages;
1476         return NULL;
1477 }
1478
1479 static void *__iommu_alloc_simple(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
1480                                   dma_addr_t *handle, int coherent_flag)
1481 {
1482         struct page *page;
1483         void *addr;
1484
1485         if (coherent_flag  == COHERENT)
1486                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
1487         else
1488                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1489         if (!addr)
1490                 return NULL;
1491
1492         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size);
1493         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1494                 goto err_mapping;
1495
1496         return addr;
1497
1498 err_mapping:
1499         __free_from_pool(addr, size);
1500         return NULL;
1501 }
1502
1503 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1504                         dma_addr_t handle, size_t size, int coherent_flag)
1505 {
1506         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1507         if (coherent_flag == COHERENT)
1508                 __dma_free_buffer(virt_to_page(cpu_addr), size);
1509         else
1510                 __free_from_pool(cpu_addr, size);
1511 }
1512
1513 static void *__arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1514             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs,
1515             int coherent_flag)
1516 {
1517         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
1518         struct page **pages;
1519         void *addr = NULL;
1520
1521         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1522         size = PAGE_ALIGN(size);
1523
1524         if (coherent_flag  == COHERENT || !gfpflags_allow_blocking(gfp))
1525                 return __iommu_alloc_simple(dev, size, gfp, handle,
1526                                             coherent_flag);
1527
1528         /*
1529          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1530          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1531          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1532          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1533          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1534          */
1535         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1536
1537         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs, coherent_flag);
1538         if (!pages)
1539                 return NULL;
1540
1541         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1542         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1543                 goto err_buffer;
1544
1545         if (dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs))
1546                 return pages;
1547
1548         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1549                                    __builtin_return_address(0));
1550         if (!addr)
1551                 goto err_mapping;
1552
1553         return addr;
1554
1555 err_mapping:
1556         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1557 err_buffer:
1558         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1559         return NULL;
1560 }
1561
1562 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1563                     dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1564 {
1565         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, NORMAL);
1566 }
1567
1568 static void *arm_coherent_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1569                     dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, struct dma_attrs *attrs)
1570 {
1571         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, COHERENT);
1572 }
1573
1574 static int __arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1575                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1576                     struct dma_attrs *attrs)
1577 {
1578         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1579         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1580         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1581         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1582         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
1583
1584         if (!pages)
1585                 return -ENXIO;
1586
1587         if (off >= nr_pages || (usize >> PAGE_SHIFT) > nr_pages - off)
1588                 return -ENXIO;
1589
1590         pages += off;
1591
1592         do {
1593                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1594                 if (ret) {
1595                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1596                         return ret;
1597                 }
1598                 uaddr += PAGE_SIZE;
1599                 usize -= PAGE_SIZE;
1600         } while (usize > 0);
1601
1602         return 0;
1603 }
1604 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1605                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1606                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1607 {
1608         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1609
1610         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1611 }
1612
1613 static int arm_coherent_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1614                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1615                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1616 {
1617         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1618 }
1619
1620 /*
1621  * free a page as defined by the above mapping.
1622  * Must not be called with IRQs disabled.
1623  */
1624 void __arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1625         dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs, int coherent_flag)
1626 {
1627         struct page **pages;
1628         size = PAGE_ALIGN(size);
1629
1630         if (coherent_flag == COHERENT || __in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1631                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size, coherent_flag);
1632                 return;
1633         }
1634
1635         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1636         if (!pages) {
1637                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1638                 return;
1639         }
1640
1641         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING, attrs)) {
1642                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
1643                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
1644         }
1645
1646         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1647         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1648 }
1649
1650 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1651                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1652 {
1653         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, NORMAL);
1654 }
1655
1656 void arm_coherent_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1657                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, struct dma_attrs *attrs)
1658 {
1659         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, COHERENT);
1660 }
1661
1662 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1663                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1664                                  size_t size, struct dma_attrs *attrs)
1665 {
1666         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1667         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1668
1669         if (!pages)
1670                 return -ENXIO;
1671
1672         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1673                                          GFP_KERNEL);
1674 }
1675
1676 static int __dma_direction_to_prot(enum dma_data_direction dir)
1677 {
1678         int prot;
1679
1680         switch (dir) {
1681         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1682                 prot = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1683                 break;
1684         case DMA_TO_DEVICE:
1685                 prot = IOMMU_READ;
1686                 break;
1687         case DMA_FROM_DEVICE:
1688                 prot = IOMMU_WRITE;
1689                 break;
1690         default:
1691                 prot = 0;
1692         }
1693
1694         return prot;
1695 }
1696
1697 /*
1698  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1699  */
1700 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1701                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1702                           enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1703                           bool is_coherent)
1704 {
1705         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1706         dma_addr_t iova, iova_base;
1707         int ret = 0;
1708         unsigned int count;
1709         struct scatterlist *s;
1710         int prot;
1711
1712         size = PAGE_ALIGN(size);
1713         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1714
1715         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1716         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1717                 return -ENOMEM;
1718
1719         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1720                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1721                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1722
1723                 if (!is_coherent &&
1724                         !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1725                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1726
1727                 prot = __dma_direction_to_prot(dir);
1728
1729                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1730                 if (ret < 0)
1731                         goto fail;
1732                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1733                 iova += len;
1734         }
1735         *handle = iova_base;
1736
1737         return 0;
1738 fail:
1739         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1740         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1741         return ret;
1742 }
1743
1744 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1745                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1746                      bool is_coherent)
1747 {
1748         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1749         int i, count = 0;
1750         unsigned int offset = s->offset;
1751         unsigned int size = s->offset + s->length;
1752         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1753
1754         for (i = 1; i < nents; i++) {
1755                 s = sg_next(s);
1756
1757                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1758                 s->dma_length = 0;
1759
1760                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1761                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1762                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1763                                 goto bad_mapping;
1764
1765                         dma->dma_address += offset;
1766                         dma->dma_length = size - offset;
1767
1768                         size = offset = s->offset;
1769                         start = s;
1770                         dma = sg_next(dma);
1771                         count += 1;
1772                 }
1773                 size += s->length;
1774         }
1775         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1776                 is_coherent) < 0)
1777                 goto bad_mapping;
1778
1779         dma->dma_address += offset;
1780         dma->dma_length = size - offset;
1781
1782         return count+1;
1783
1784 bad_mapping:
1785         for_each_sg(sg, s, count, i)
1786                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1787         return 0;
1788 }
1789
1790 /**
1791  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1792  * @dev: valid struct device pointer
1793  * @sg: list of buffers
1794  * @nents: number of buffers to map
1795  * @dir: DMA transfer direction
1796  *
1797  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1798  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1799  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1800  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1801  */
1802 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1803                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1804 {
1805         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1806 }
1807
1808 /**
1809  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1810  * @dev: valid struct device pointer
1811  * @sg: list of buffers
1812  * @nents: number of buffers to map
1813  * @dir: DMA transfer direction
1814  *
1815  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1816  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1817  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1818  * sg_dma_{address,length}.
1819  */
1820 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1821                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1822 {
1823         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1824 }
1825
1826 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1827                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs,
1828                 bool is_coherent)
1829 {
1830         struct scatterlist *s;
1831         int i;
1832
1833         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1834                 if (sg_dma_len(s))
1835                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1836                                                sg_dma_len(s));
1837                 if (!is_coherent &&
1838                     !dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1839                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1840                                               s->length, dir);
1841         }
1842 }
1843
1844 /**
1845  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1846  * @dev: valid struct device pointer
1847  * @sg: list of buffers
1848  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1849  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1850  *
1851  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1852  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1853  */
1854 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1855                 int nents, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1856 {
1857         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1858 }
1859
1860 /**
1861  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1862  * @dev: valid struct device pointer
1863  * @sg: list of buffers
1864  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1865  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1866  *
1867  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1868  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1869  */
1870 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1871                         enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1872 {
1873         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1874 }
1875
1876 /**
1877  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1878  * @dev: valid struct device pointer
1879  * @sg: list of buffers
1880  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1881  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1882  */
1883 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1884                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1885 {
1886         struct scatterlist *s;
1887         int i;
1888
1889         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1890                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1891
1892 }
1893
1894 /**
1895  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1896  * @dev: valid struct device pointer
1897  * @sg: list of buffers
1898  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1899  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1900  */
1901 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1902                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1903 {
1904         struct scatterlist *s;
1905         int i;
1906
1907         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1908                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1909 }
1910
1911
1912 /**
1913  * arm_coherent_iommu_map_page
1914  * @dev: valid struct device pointer
1915  * @page: page that buffer resides in
1916  * @offset: offset into page for start of buffer
1917  * @size: size of buffer to map
1918  * @dir: DMA transfer direction
1919  *
1920  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1921  */
1922 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1923              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1924              struct dma_attrs *attrs)
1925 {
1926         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1927         dma_addr_t dma_addr;
1928         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1929
1930         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1931         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1932                 return dma_addr;
1933
1934         prot = __dma_direction_to_prot(dir);
1935
1936         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1937         if (ret < 0)
1938                 goto fail;
1939
1940         return dma_addr + offset;
1941 fail:
1942         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1943         return DMA_ERROR_CODE;
1944 }
1945
1946 /**
1947  * arm_iommu_map_page
1948  * @dev: valid struct device pointer
1949  * @page: page that buffer resides in
1950  * @offset: offset into page for start of buffer
1951  * @size: size of buffer to map
1952  * @dir: DMA transfer direction
1953  *
1954  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1955  */
1956 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1957              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1958              struct dma_attrs *attrs)
1959 {
1960         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
1961                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1962
1963         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1964 }
1965
1966 /**
1967  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1968  * @dev: valid struct device pointer
1969  * @handle: DMA address of buffer
1970  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1971  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1972  *
1973  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1974  */
1975 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1976                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
1977                 struct dma_attrs *attrs)
1978 {
1979         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1980         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1981         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1982         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1983
1984         if (!iova)
1985                 return;
1986
1987         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1988         __free_iova(mapping, iova, len);
1989 }
1990
1991 /**
1992  * arm_iommu_unmap_page
1993  * @dev: valid struct device pointer
1994  * @handle: DMA address of buffer
1995  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1996  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1997  *
1998  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1999  */
2000 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
2001                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
2002                 struct dma_attrs *attrs)
2003 {
2004         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2005         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2006         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2007         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2008         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2009
2010         if (!iova)
2011                 return;
2012
2013         if (!dma_get_attr(DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC, attrs))
2014                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2015
2016         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2017         __free_iova(mapping, iova, len);
2018 }
2019
2020 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
2021                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2022 {
2023         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2024         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2025         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2026         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2027
2028         if (!iova)
2029                 return;
2030
2031         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2032 }
2033
2034 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
2035                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2036 {
2037         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2038         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2039         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2040         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2041
2042         if (!iova)
2043                 return;
2044
2045         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
2046 }
2047
2048 struct dma_map_ops iommu_ops = {
2049         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
2050         .free           = arm_iommu_free_attrs,
2051         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
2052         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2053
2054         .map_page               = arm_iommu_map_page,
2055         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
2056         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
2057         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
2058
2059         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
2060         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
2061         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
2062         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
2063 };
2064
2065 struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
2066         .alloc          = arm_coherent_iommu_alloc_attrs,
2067         .free           = arm_coherent_iommu_free_attrs,
2068         .mmap           = arm_coherent_iommu_mmap_attrs,
2069         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2070
2071         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
2072         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
2073
2074         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
2075         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
2076 };
2077
2078 /**
2079  * arm_iommu_create_mapping
2080  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
2081  * @base: start address of the valid IO address space
2082  * @size: maximum size of the valid IO address space
2083  *
2084  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
2085  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
2086  * mapping with IOMMU aware functions.
2087  *
2088  * The client device need to be attached to the mapping with
2089  * arm_iommu_attach_device function.
2090  */
2091 struct dma_iommu_mapping *
2092 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, u64 size)
2093 {
2094         unsigned int bits = size >> PAGE_SHIFT;
2095         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(bits) * sizeof(long);
2096         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2097         int extensions = 1;
2098         int err = -ENOMEM;
2099
2100         /* currently only 32-bit DMA address space is supported */
2101         if (size > DMA_BIT_MASK(32) + 1)
2102                 return ERR_PTR(-ERANGE);
2103
2104         if (!bitmap_size)
2105                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2106
2107         if (bitmap_size > PAGE_SIZE) {
2108                 extensions = bitmap_size / PAGE_SIZE;
2109                 bitmap_size = PAGE_SIZE;
2110         }
2111
2112         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
2113         if (!mapping)
2114                 goto err;
2115
2116         mapping->bitmap_size = bitmap_size;
2117         mapping->bitmaps = kzalloc(extensions * sizeof(unsigned long *),
2118                                 GFP_KERNEL);
2119         if (!mapping->bitmaps)
2120                 goto err2;
2121
2122         mapping->bitmaps[0] = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
2123         if (!mapping->bitmaps[0])
2124                 goto err3;
2125
2126         mapping->nr_bitmaps = 1;
2127         mapping->extensions = extensions;
2128         mapping->base = base;
2129         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
2130
2131         spin_lock_init(&mapping->lock);
2132
2133         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2134         if (!mapping->domain)
2135                 goto err4;
2136
2137         kref_init(&mapping->kref);
2138         return mapping;
2139 err4:
2140         kfree(mapping->bitmaps[0]);
2141 err3:
2142         kfree(mapping->bitmaps);
2143 err2:
2144         kfree(mapping);
2145 err:
2146         return ERR_PTR(err);
2147 }
2148 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
2149
2150 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
2151 {
2152         int i;
2153         struct dma_iommu_mapping *mapping =
2154                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
2155
2156         iommu_domain_free(mapping->domain);
2157         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++)
2158                 kfree(mapping->bitmaps[i]);
2159         kfree(mapping->bitmaps);
2160         kfree(mapping);
2161 }
2162
2163 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2164 {
2165         int next_bitmap;
2166
2167         if (mapping->nr_bitmaps >= mapping->extensions)
2168                 return -EINVAL;
2169
2170         next_bitmap = mapping->nr_bitmaps;
2171         mapping->bitmaps[next_bitmap] = kzalloc(mapping->bitmap_size,
2172                                                 GFP_ATOMIC);
2173         if (!mapping->bitmaps[next_bitmap])
2174                 return -ENOMEM;
2175
2176         mapping->nr_bitmaps++;
2177
2178         return 0;
2179 }
2180
2181 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2182 {
2183         if (mapping)
2184                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2185 }
2186 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
2187
2188 static int __arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2189                                      struct dma_iommu_mapping *mapping)
2190 {
2191         int err;
2192
2193         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
2194         if (err)
2195                 return err;
2196
2197         kref_get(&mapping->kref);
2198         to_dma_iommu_mapping(dev) = mapping;
2199
2200         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
2201         return 0;
2202 }
2203
2204 /**
2205  * arm_iommu_attach_device
2206  * @dev: valid struct device pointer
2207  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
2208  *      arm_iommu_create_mapping)
2209  *
2210  * Attaches specified io address space mapping to the provided device.
2211  * This replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
2212  * IOMMU aware version.
2213  *
2214  * More than one client might be attached to the same io address space
2215  * mapping.
2216  */
2217 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2218                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
2219 {
2220         int err;
2221
2222         err = __arm_iommu_attach_device(dev, mapping);
2223         if (err)
2224                 return err;
2225
2226         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
2227         return 0;
2228 }
2229 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
2230
2231 static void __arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2232 {
2233         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2234
2235         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2236         if (!mapping) {
2237                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
2238                 return;
2239         }
2240
2241         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
2242         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2243         to_dma_iommu_mapping(dev) = NULL;
2244
2245         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
2246 }
2247
2248 /**
2249  * arm_iommu_detach_device
2250  * @dev: valid struct device pointer
2251  *
2252  * Detaches the provided device from a previously attached map.
2253  * This voids the dma operations (dma_map_ops pointer)
2254  */
2255 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2256 {
2257         __arm_iommu_detach_device(dev);
2258         set_dma_ops(dev, NULL);
2259 }
2260 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
2261
2262 static struct dma_map_ops *arm_get_iommu_dma_map_ops(bool coherent)
2263 {
2264         return coherent ? &iommu_coherent_ops : &iommu_ops;
2265 }
2266
2267 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2268                                     const struct iommu_ops *iommu)
2269 {
2270         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2271
2272         if (!iommu)
2273                 return false;
2274
2275         mapping = arm_iommu_create_mapping(dev->bus, dma_base, size);
2276         if (IS_ERR(mapping)) {
2277                 pr_warn("Failed to create %llu-byte IOMMU mapping for device %s\n",
2278                                 size, dev_name(dev));
2279                 return false;
2280         }
2281
2282         if (__arm_iommu_attach_device(dev, mapping)) {
2283                 pr_warn("Failed to attached device %s to IOMMU_mapping\n",
2284                                 dev_name(dev));
2285                 arm_iommu_release_mapping(mapping);
2286                 return false;
2287         }
2288
2289         return true;
2290 }
2291
2292 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev)
2293 {
2294         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2295
2296         if (!mapping)
2297                 return;
2298
2299         __arm_iommu_detach_device(dev);
2300         arm_iommu_release_mapping(mapping);
2301 }
2302
2303 #else
2304
2305 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2306                                     const struct iommu_ops *iommu)
2307 {
2308         return false;
2309 }
2310
2311 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev) { }
2312
2313 #define arm_get_iommu_dma_map_ops arm_get_dma_map_ops
2314
2315 #endif  /* CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU */
2316
2317 static struct dma_map_ops *arm_get_dma_map_ops(bool coherent)
2318 {
2319         return coherent ? &arm_coherent_dma_ops : &arm_dma_ops;
2320 }
2321
2322 void arch_setup_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2323                         const struct iommu_ops *iommu, bool coherent)
2324 {
2325         struct dma_map_ops *dma_ops;
2326
2327         dev->archdata.dma_coherent = coherent;
2328         if (arm_setup_iommu_dma_ops(dev, dma_base, size, iommu))
2329                 dma_ops = arm_get_iommu_dma_map_ops(coherent);
2330         else
2331                 dma_ops = arm_get_dma_map_ops(coherent);
2332
2333         set_dma_ops(dev, dma_ops);
2334 }
2335
2336 void arch_teardown_dma_ops(struct device *dev)
2337 {
2338         arm_teardown_iommu_dma_ops(dev);
2339 }