tty: serial: qcom-geni-serial: fix slab-out-of-bounds on RX FIFO buffer
[platform/kernel/linux-starfive.git] / drivers / iommu / io-pgtable-arm-v7s.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * CPU-agnostic ARM page table allocator.
4  *
5  * ARMv7 Short-descriptor format, supporting
6  * - Basic memory attributes
7  * - Simplified access permissions (AP[2:1] model)
8  * - Backwards-compatible TEX remap
9  * - Large pages/supersections (if indicated by the caller)
10  *
11  * Not supporting:
12  * - Legacy access permissions (AP[2:0] model)
13  *
14  * Almost certainly never supporting:
15  * - PXN
16  * - Domains
17  *
18  * Copyright (C) 2014-2015 ARM Limited
19  * Copyright (c) 2014-2015 MediaTek Inc.
20  */
21
22 #define pr_fmt(fmt)     "arm-v7s io-pgtable: " fmt
23
24 #include <linux/atomic.h>
25 #include <linux/dma-mapping.h>
26 #include <linux/gfp.h>
27 #include <linux/io-pgtable.h>
28 #include <linux/iommu.h>
29 #include <linux/kernel.h>
30 #include <linux/kmemleak.h>
31 #include <linux/sizes.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/spinlock.h>
34 #include <linux/types.h>
35
36 #include <asm/barrier.h>
37
38 /* Struct accessors */
39 #define io_pgtable_to_data(x)                                           \
40         container_of((x), struct arm_v7s_io_pgtable, iop)
41
42 #define io_pgtable_ops_to_data(x)                                       \
43         io_pgtable_to_data(io_pgtable_ops_to_pgtable(x))
44
45 /*
46  * We have 32 bits total; 12 bits resolved at level 1, 8 bits at level 2,
47  * and 12 bits in a page.
48  * MediaTek extend 2 bits to reach 34bits, 14 bits at lvl1 and 8 bits at lvl2.
49  */
50 #define ARM_V7S_ADDR_BITS               32
51 #define _ARM_V7S_LVL_BITS(lvl, cfg)     ((lvl) == 1 ? ((cfg)->ias - 20) : 8)
52 #define ARM_V7S_LVL_SHIFT(lvl)          ((lvl) == 1 ? 20 : 12)
53 #define ARM_V7S_TABLE_SHIFT             10
54
55 #define ARM_V7S_PTES_PER_LVL(lvl, cfg)  (1 << _ARM_V7S_LVL_BITS(lvl, cfg))
56 #define ARM_V7S_TABLE_SIZE(lvl, cfg)                                            \
57         (ARM_V7S_PTES_PER_LVL(lvl, cfg) * sizeof(arm_v7s_iopte))
58
59 #define ARM_V7S_BLOCK_SIZE(lvl)         (1UL << ARM_V7S_LVL_SHIFT(lvl))
60 #define ARM_V7S_LVL_MASK(lvl)           ((u32)(~0U << ARM_V7S_LVL_SHIFT(lvl)))
61 #define ARM_V7S_TABLE_MASK              ((u32)(~0U << ARM_V7S_TABLE_SHIFT))
62 #define _ARM_V7S_IDX_MASK(lvl, cfg)     (ARM_V7S_PTES_PER_LVL(lvl, cfg) - 1)
63 #define ARM_V7S_LVL_IDX(addr, lvl, cfg) ({                              \
64         int _l = lvl;                                                   \
65         ((addr) >> ARM_V7S_LVL_SHIFT(_l)) & _ARM_V7S_IDX_MASK(_l, cfg); \
66 })
67
68 /*
69  * Large page/supersection entries are effectively a block of 16 page/section
70  * entries, along the lines of the LPAE contiguous hint, but all with the
71  * same output address. For want of a better common name we'll call them
72  * "contiguous" versions of their respective page/section entries here, but
73  * noting the distinction (WRT to TLB maintenance) that they represent *one*
74  * entry repeated 16 times, not 16 separate entries (as in the LPAE case).
75  */
76 #define ARM_V7S_CONT_PAGES              16
77
78 /* PTE type bits: these are all mixed up with XN/PXN bits in most cases */
79 #define ARM_V7S_PTE_TYPE_TABLE          0x1
80 #define ARM_V7S_PTE_TYPE_PAGE           0x2
81 #define ARM_V7S_PTE_TYPE_CONT_PAGE      0x1
82
83 #define ARM_V7S_PTE_IS_VALID(pte)       (((pte) & 0x3) != 0)
84 #define ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, lvl) \
85         ((lvl) == 1 && (((pte) & 0x3) == ARM_V7S_PTE_TYPE_TABLE))
86
87 /* Page table bits */
88 #define ARM_V7S_ATTR_XN(lvl)            BIT(4 * (2 - (lvl)))
89 #define ARM_V7S_ATTR_B                  BIT(2)
90 #define ARM_V7S_ATTR_C                  BIT(3)
91 #define ARM_V7S_ATTR_NS_TABLE           BIT(3)
92 #define ARM_V7S_ATTR_NS_SECTION         BIT(19)
93
94 #define ARM_V7S_CONT_SECTION            BIT(18)
95 #define ARM_V7S_CONT_PAGE_XN_SHIFT      15
96
97 /*
98  * The attribute bits are consistently ordered*, but occupy bits [17:10] of
99  * a level 1 PTE vs. bits [11:4] at level 2. Thus we define the individual
100  * fields relative to that 8-bit block, plus a total shift relative to the PTE.
101  */
102 #define ARM_V7S_ATTR_SHIFT(lvl)         (16 - (lvl) * 6)
103
104 #define ARM_V7S_ATTR_MASK               0xff
105 #define ARM_V7S_ATTR_AP0                BIT(0)
106 #define ARM_V7S_ATTR_AP1                BIT(1)
107 #define ARM_V7S_ATTR_AP2                BIT(5)
108 #define ARM_V7S_ATTR_S                  BIT(6)
109 #define ARM_V7S_ATTR_NG                 BIT(7)
110 #define ARM_V7S_TEX_SHIFT               2
111 #define ARM_V7S_TEX_MASK                0x7
112 #define ARM_V7S_ATTR_TEX(val)           (((val) & ARM_V7S_TEX_MASK) << ARM_V7S_TEX_SHIFT)
113
114 /* MediaTek extend the bits below for PA 32bit/33bit/34bit */
115 #define ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT32       BIT(9)
116 #define ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT33       BIT(4)
117 #define ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT34       BIT(5)
118
119 /* *well, except for TEX on level 2 large pages, of course :( */
120 #define ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_SHIFT     6
121 #define ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_MASK      (ARM_V7S_TEX_MASK << ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_SHIFT)
122
123 /* Simplified access permissions */
124 #define ARM_V7S_PTE_AF                  ARM_V7S_ATTR_AP0
125 #define ARM_V7S_PTE_AP_UNPRIV           ARM_V7S_ATTR_AP1
126 #define ARM_V7S_PTE_AP_RDONLY           ARM_V7S_ATTR_AP2
127
128 /* Register bits */
129 #define ARM_V7S_RGN_NC                  0
130 #define ARM_V7S_RGN_WBWA                1
131 #define ARM_V7S_RGN_WT                  2
132 #define ARM_V7S_RGN_WB                  3
133
134 #define ARM_V7S_PRRR_TYPE_DEVICE        1
135 #define ARM_V7S_PRRR_TYPE_NORMAL        2
136 #define ARM_V7S_PRRR_TR(n, type)        (((type) & 0x3) << ((n) * 2))
137 #define ARM_V7S_PRRR_DS0                BIT(16)
138 #define ARM_V7S_PRRR_DS1                BIT(17)
139 #define ARM_V7S_PRRR_NS0                BIT(18)
140 #define ARM_V7S_PRRR_NS1                BIT(19)
141 #define ARM_V7S_PRRR_NOS(n)             BIT((n) + 24)
142
143 #define ARM_V7S_NMRR_IR(n, attr)        (((attr) & 0x3) << ((n) * 2))
144 #define ARM_V7S_NMRR_OR(n, attr)        (((attr) & 0x3) << ((n) * 2 + 16))
145
146 #define ARM_V7S_TTBR_S                  BIT(1)
147 #define ARM_V7S_TTBR_NOS                BIT(5)
148 #define ARM_V7S_TTBR_ORGN_ATTR(attr)    (((attr) & 0x3) << 3)
149 #define ARM_V7S_TTBR_IRGN_ATTR(attr)                                    \
150         ((((attr) & 0x1) << 6) | (((attr) & 0x2) >> 1))
151
152 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
153 #define ARM_V7S_TABLE_GFP_DMA GFP_DMA32
154 #define ARM_V7S_TABLE_SLAB_FLAGS SLAB_CACHE_DMA32
155 #else
156 #define ARM_V7S_TABLE_GFP_DMA GFP_DMA
157 #define ARM_V7S_TABLE_SLAB_FLAGS SLAB_CACHE_DMA
158 #endif
159
160 typedef u32 arm_v7s_iopte;
161
162 static bool selftest_running;
163
164 struct arm_v7s_io_pgtable {
165         struct io_pgtable       iop;
166
167         arm_v7s_iopte           *pgd;
168         struct kmem_cache       *l2_tables;
169         spinlock_t              split_lock;
170 };
171
172 static bool arm_v7s_pte_is_cont(arm_v7s_iopte pte, int lvl);
173
174 static dma_addr_t __arm_v7s_dma_addr(void *pages)
175 {
176         return (dma_addr_t)virt_to_phys(pages);
177 }
178
179 static bool arm_v7s_is_mtk_enabled(struct io_pgtable_cfg *cfg)
180 {
181         return IS_ENABLED(CONFIG_PHYS_ADDR_T_64BIT) &&
182                 (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_EXT);
183 }
184
185 static arm_v7s_iopte to_mtk_iopte(phys_addr_t paddr, arm_v7s_iopte pte)
186 {
187         if (paddr & BIT_ULL(32))
188                 pte |= ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT32;
189         if (paddr & BIT_ULL(33))
190                 pte |= ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT33;
191         if (paddr & BIT_ULL(34))
192                 pte |= ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT34;
193         return pte;
194 }
195
196 static arm_v7s_iopte paddr_to_iopte(phys_addr_t paddr, int lvl,
197                                     struct io_pgtable_cfg *cfg)
198 {
199         arm_v7s_iopte pte = paddr & ARM_V7S_LVL_MASK(lvl);
200
201         if (arm_v7s_is_mtk_enabled(cfg))
202                 return to_mtk_iopte(paddr, pte);
203
204         return pte;
205 }
206
207 static phys_addr_t iopte_to_paddr(arm_v7s_iopte pte, int lvl,
208                                   struct io_pgtable_cfg *cfg)
209 {
210         arm_v7s_iopte mask;
211         phys_addr_t paddr;
212
213         if (ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, lvl))
214                 mask = ARM_V7S_TABLE_MASK;
215         else if (arm_v7s_pte_is_cont(pte, lvl))
216                 mask = ARM_V7S_LVL_MASK(lvl) * ARM_V7S_CONT_PAGES;
217         else
218                 mask = ARM_V7S_LVL_MASK(lvl);
219
220         paddr = pte & mask;
221         if (!arm_v7s_is_mtk_enabled(cfg))
222                 return paddr;
223
224         if (pte & ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT32)
225                 paddr |= BIT_ULL(32);
226         if (pte & ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT33)
227                 paddr |= BIT_ULL(33);
228         if (pte & ARM_V7S_ATTR_MTK_PA_BIT34)
229                 paddr |= BIT_ULL(34);
230         return paddr;
231 }
232
233 static arm_v7s_iopte *iopte_deref(arm_v7s_iopte pte, int lvl,
234                                   struct arm_v7s_io_pgtable *data)
235 {
236         return phys_to_virt(iopte_to_paddr(pte, lvl, &data->iop.cfg));
237 }
238
239 static void *__arm_v7s_alloc_table(int lvl, gfp_t gfp,
240                                    struct arm_v7s_io_pgtable *data)
241 {
242         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
243         struct device *dev = cfg->iommu_dev;
244         phys_addr_t phys;
245         dma_addr_t dma;
246         size_t size = ARM_V7S_TABLE_SIZE(lvl, cfg);
247         void *table = NULL;
248         gfp_t gfp_l1;
249
250         /*
251          * ARM_MTK_TTBR_EXT extend the translation table base support larger
252          * memory address.
253          */
254         gfp_l1 = cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_TTBR_EXT ?
255                  GFP_KERNEL : ARM_V7S_TABLE_GFP_DMA;
256
257         if (lvl == 1)
258                 table = (void *)__get_free_pages(gfp_l1 | __GFP_ZERO, get_order(size));
259         else if (lvl == 2)
260                 table = kmem_cache_zalloc(data->l2_tables, gfp);
261
262         if (!table)
263                 return NULL;
264
265         phys = virt_to_phys(table);
266         if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_TTBR_EXT ?
267             phys >= (1ULL << cfg->oas) : phys != (arm_v7s_iopte)phys) {
268                 /* Doesn't fit in PTE */
269                 dev_err(dev, "Page table does not fit in PTE: %pa", &phys);
270                 goto out_free;
271         }
272         if (!cfg->coherent_walk) {
273                 dma = dma_map_single(dev, table, size, DMA_TO_DEVICE);
274                 if (dma_mapping_error(dev, dma))
275                         goto out_free;
276                 /*
277                  * We depend on the IOMMU being able to work with any physical
278                  * address directly, so if the DMA layer suggests otherwise by
279                  * translating or truncating them, that bodes very badly...
280                  */
281                 if (dma != phys)
282                         goto out_unmap;
283         }
284         if (lvl == 2)
285                 kmemleak_ignore(table);
286         return table;
287
288 out_unmap:
289         dev_err(dev, "Cannot accommodate DMA translation for IOMMU page tables\n");
290         dma_unmap_single(dev, dma, size, DMA_TO_DEVICE);
291 out_free:
292         if (lvl == 1)
293                 free_pages((unsigned long)table, get_order(size));
294         else
295                 kmem_cache_free(data->l2_tables, table);
296         return NULL;
297 }
298
299 static void __arm_v7s_free_table(void *table, int lvl,
300                                  struct arm_v7s_io_pgtable *data)
301 {
302         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
303         struct device *dev = cfg->iommu_dev;
304         size_t size = ARM_V7S_TABLE_SIZE(lvl, cfg);
305
306         if (!cfg->coherent_walk)
307                 dma_unmap_single(dev, __arm_v7s_dma_addr(table), size,
308                                  DMA_TO_DEVICE);
309         if (lvl == 1)
310                 free_pages((unsigned long)table, get_order(size));
311         else
312                 kmem_cache_free(data->l2_tables, table);
313 }
314
315 static void __arm_v7s_pte_sync(arm_v7s_iopte *ptep, int num_entries,
316                                struct io_pgtable_cfg *cfg)
317 {
318         if (cfg->coherent_walk)
319                 return;
320
321         dma_sync_single_for_device(cfg->iommu_dev, __arm_v7s_dma_addr(ptep),
322                                    num_entries * sizeof(*ptep), DMA_TO_DEVICE);
323 }
324 static void __arm_v7s_set_pte(arm_v7s_iopte *ptep, arm_v7s_iopte pte,
325                               int num_entries, struct io_pgtable_cfg *cfg)
326 {
327         int i;
328
329         for (i = 0; i < num_entries; i++)
330                 ptep[i] = pte;
331
332         __arm_v7s_pte_sync(ptep, num_entries, cfg);
333 }
334
335 static arm_v7s_iopte arm_v7s_prot_to_pte(int prot, int lvl,
336                                          struct io_pgtable_cfg *cfg)
337 {
338         bool ap = !(cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_NO_PERMS);
339         arm_v7s_iopte pte = ARM_V7S_ATTR_NG | ARM_V7S_ATTR_S;
340
341         if (!(prot & IOMMU_MMIO))
342                 pte |= ARM_V7S_ATTR_TEX(1);
343         if (ap) {
344                 pte |= ARM_V7S_PTE_AF;
345                 if (!(prot & IOMMU_PRIV))
346                         pte |= ARM_V7S_PTE_AP_UNPRIV;
347                 if (!(prot & IOMMU_WRITE))
348                         pte |= ARM_V7S_PTE_AP_RDONLY;
349         }
350         pte <<= ARM_V7S_ATTR_SHIFT(lvl);
351
352         if ((prot & IOMMU_NOEXEC) && ap)
353                 pte |= ARM_V7S_ATTR_XN(lvl);
354         if (prot & IOMMU_MMIO)
355                 pte |= ARM_V7S_ATTR_B;
356         else if (prot & IOMMU_CACHE)
357                 pte |= ARM_V7S_ATTR_B | ARM_V7S_ATTR_C;
358
359         pte |= ARM_V7S_PTE_TYPE_PAGE;
360         if (lvl == 1 && (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS))
361                 pte |= ARM_V7S_ATTR_NS_SECTION;
362
363         return pte;
364 }
365
366 static int arm_v7s_pte_to_prot(arm_v7s_iopte pte, int lvl)
367 {
368         int prot = IOMMU_READ;
369         arm_v7s_iopte attr = pte >> ARM_V7S_ATTR_SHIFT(lvl);
370
371         if (!(attr & ARM_V7S_PTE_AP_RDONLY))
372                 prot |= IOMMU_WRITE;
373         if (!(attr & ARM_V7S_PTE_AP_UNPRIV))
374                 prot |= IOMMU_PRIV;
375         if ((attr & (ARM_V7S_TEX_MASK << ARM_V7S_TEX_SHIFT)) == 0)
376                 prot |= IOMMU_MMIO;
377         else if (pte & ARM_V7S_ATTR_C)
378                 prot |= IOMMU_CACHE;
379         if (pte & ARM_V7S_ATTR_XN(lvl))
380                 prot |= IOMMU_NOEXEC;
381
382         return prot;
383 }
384
385 static arm_v7s_iopte arm_v7s_pte_to_cont(arm_v7s_iopte pte, int lvl)
386 {
387         if (lvl == 1) {
388                 pte |= ARM_V7S_CONT_SECTION;
389         } else if (lvl == 2) {
390                 arm_v7s_iopte xn = pte & ARM_V7S_ATTR_XN(lvl);
391                 arm_v7s_iopte tex = pte & ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_MASK;
392
393                 pte ^= xn | tex | ARM_V7S_PTE_TYPE_PAGE;
394                 pte |= (xn << ARM_V7S_CONT_PAGE_XN_SHIFT) |
395                        (tex << ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_SHIFT) |
396                        ARM_V7S_PTE_TYPE_CONT_PAGE;
397         }
398         return pte;
399 }
400
401 static arm_v7s_iopte arm_v7s_cont_to_pte(arm_v7s_iopte pte, int lvl)
402 {
403         if (lvl == 1) {
404                 pte &= ~ARM_V7S_CONT_SECTION;
405         } else if (lvl == 2) {
406                 arm_v7s_iopte xn = pte & BIT(ARM_V7S_CONT_PAGE_XN_SHIFT);
407                 arm_v7s_iopte tex = pte & (ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_MASK <<
408                                            ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_SHIFT);
409
410                 pte ^= xn | tex | ARM_V7S_PTE_TYPE_CONT_PAGE;
411                 pte |= (xn >> ARM_V7S_CONT_PAGE_XN_SHIFT) |
412                        (tex >> ARM_V7S_CONT_PAGE_TEX_SHIFT) |
413                        ARM_V7S_PTE_TYPE_PAGE;
414         }
415         return pte;
416 }
417
418 static bool arm_v7s_pte_is_cont(arm_v7s_iopte pte, int lvl)
419 {
420         if (lvl == 1 && !ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, lvl))
421                 return pte & ARM_V7S_CONT_SECTION;
422         else if (lvl == 2)
423                 return !(pte & ARM_V7S_PTE_TYPE_PAGE);
424         return false;
425 }
426
427 static size_t __arm_v7s_unmap(struct arm_v7s_io_pgtable *,
428                               struct iommu_iotlb_gather *, unsigned long,
429                               size_t, int, arm_v7s_iopte *);
430
431 static int arm_v7s_init_pte(struct arm_v7s_io_pgtable *data,
432                             unsigned long iova, phys_addr_t paddr, int prot,
433                             int lvl, int num_entries, arm_v7s_iopte *ptep)
434 {
435         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
436         arm_v7s_iopte pte;
437         int i;
438
439         for (i = 0; i < num_entries; i++)
440                 if (ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(ptep[i], lvl)) {
441                         /*
442                          * We need to unmap and free the old table before
443                          * overwriting it with a block entry.
444                          */
445                         arm_v7s_iopte *tblp;
446                         size_t sz = ARM_V7S_BLOCK_SIZE(lvl);
447
448                         tblp = ptep - ARM_V7S_LVL_IDX(iova, lvl, cfg);
449                         if (WARN_ON(__arm_v7s_unmap(data, NULL, iova + i * sz,
450                                                     sz, lvl, tblp) != sz))
451                                 return -EINVAL;
452                 } else if (ptep[i]) {
453                         /* We require an unmap first */
454                         WARN_ON(!selftest_running);
455                         return -EEXIST;
456                 }
457
458         pte = arm_v7s_prot_to_pte(prot, lvl, cfg);
459         if (num_entries > 1)
460                 pte = arm_v7s_pte_to_cont(pte, lvl);
461
462         pte |= paddr_to_iopte(paddr, lvl, cfg);
463
464         __arm_v7s_set_pte(ptep, pte, num_entries, cfg);
465         return 0;
466 }
467
468 static arm_v7s_iopte arm_v7s_install_table(arm_v7s_iopte *table,
469                                            arm_v7s_iopte *ptep,
470                                            arm_v7s_iopte curr,
471                                            struct io_pgtable_cfg *cfg)
472 {
473         phys_addr_t phys = virt_to_phys(table);
474         arm_v7s_iopte old, new;
475
476         new = phys | ARM_V7S_PTE_TYPE_TABLE;
477
478         if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_TTBR_EXT)
479                 new = to_mtk_iopte(phys, new);
480
481         if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS)
482                 new |= ARM_V7S_ATTR_NS_TABLE;
483
484         /*
485          * Ensure the table itself is visible before its PTE can be.
486          * Whilst we could get away with cmpxchg64_release below, this
487          * doesn't have any ordering semantics when !CONFIG_SMP.
488          */
489         dma_wmb();
490
491         old = cmpxchg_relaxed(ptep, curr, new);
492         __arm_v7s_pte_sync(ptep, 1, cfg);
493
494         return old;
495 }
496
497 static int __arm_v7s_map(struct arm_v7s_io_pgtable *data, unsigned long iova,
498                          phys_addr_t paddr, size_t size, int prot,
499                          int lvl, arm_v7s_iopte *ptep, gfp_t gfp)
500 {
501         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
502         arm_v7s_iopte pte, *cptep;
503         int num_entries = size >> ARM_V7S_LVL_SHIFT(lvl);
504
505         /* Find our entry at the current level */
506         ptep += ARM_V7S_LVL_IDX(iova, lvl, cfg);
507
508         /* If we can install a leaf entry at this level, then do so */
509         if (num_entries)
510                 return arm_v7s_init_pte(data, iova, paddr, prot,
511                                         lvl, num_entries, ptep);
512
513         /* We can't allocate tables at the final level */
514         if (WARN_ON(lvl == 2))
515                 return -EINVAL;
516
517         /* Grab a pointer to the next level */
518         pte = READ_ONCE(*ptep);
519         if (!pte) {
520                 cptep = __arm_v7s_alloc_table(lvl + 1, gfp, data);
521                 if (!cptep)
522                         return -ENOMEM;
523
524                 pte = arm_v7s_install_table(cptep, ptep, 0, cfg);
525                 if (pte)
526                         __arm_v7s_free_table(cptep, lvl + 1, data);
527         } else {
528                 /* We've no easy way of knowing if it's synced yet, so... */
529                 __arm_v7s_pte_sync(ptep, 1, cfg);
530         }
531
532         if (ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, lvl)) {
533                 cptep = iopte_deref(pte, lvl, data);
534         } else if (pte) {
535                 /* We require an unmap first */
536                 WARN_ON(!selftest_running);
537                 return -EEXIST;
538         }
539
540         /* Rinse, repeat */
541         return __arm_v7s_map(data, iova, paddr, size, prot, lvl + 1, cptep, gfp);
542 }
543
544 static int arm_v7s_map_pages(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
545                              phys_addr_t paddr, size_t pgsize, size_t pgcount,
546                              int prot, gfp_t gfp, size_t *mapped)
547 {
548         struct arm_v7s_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
549         int ret = -EINVAL;
550
551         if (WARN_ON(iova >= (1ULL << data->iop.cfg.ias) ||
552                     paddr >= (1ULL << data->iop.cfg.oas)))
553                 return -ERANGE;
554
555         /* If no access, then nothing to do */
556         if (!(prot & (IOMMU_READ | IOMMU_WRITE)))
557                 return 0;
558
559         while (pgcount--) {
560                 ret = __arm_v7s_map(data, iova, paddr, pgsize, prot, 1, data->pgd,
561                                     gfp);
562                 if (ret)
563                         break;
564
565                 iova += pgsize;
566                 paddr += pgsize;
567                 if (mapped)
568                         *mapped += pgsize;
569         }
570         /*
571          * Synchronise all PTE updates for the new mapping before there's
572          * a chance for anything to kick off a table walk for the new iova.
573          */
574         wmb();
575
576         return ret;
577 }
578
579 static int arm_v7s_map(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
580                        phys_addr_t paddr, size_t size, int prot, gfp_t gfp)
581 {
582         return arm_v7s_map_pages(ops, iova, paddr, size, 1, prot, gfp, NULL);
583 }
584
585 static void arm_v7s_free_pgtable(struct io_pgtable *iop)
586 {
587         struct arm_v7s_io_pgtable *data = io_pgtable_to_data(iop);
588         int i;
589
590         for (i = 0; i < ARM_V7S_PTES_PER_LVL(1, &data->iop.cfg); i++) {
591                 arm_v7s_iopte pte = data->pgd[i];
592
593                 if (ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, 1))
594                         __arm_v7s_free_table(iopte_deref(pte, 1, data),
595                                              2, data);
596         }
597         __arm_v7s_free_table(data->pgd, 1, data);
598         kmem_cache_destroy(data->l2_tables);
599         kfree(data);
600 }
601
602 static arm_v7s_iopte arm_v7s_split_cont(struct arm_v7s_io_pgtable *data,
603                                         unsigned long iova, int idx, int lvl,
604                                         arm_v7s_iopte *ptep)
605 {
606         struct io_pgtable *iop = &data->iop;
607         arm_v7s_iopte pte;
608         size_t size = ARM_V7S_BLOCK_SIZE(lvl);
609         int i;
610
611         /* Check that we didn't lose a race to get the lock */
612         pte = *ptep;
613         if (!arm_v7s_pte_is_cont(pte, lvl))
614                 return pte;
615
616         ptep -= idx & (ARM_V7S_CONT_PAGES - 1);
617         pte = arm_v7s_cont_to_pte(pte, lvl);
618         for (i = 0; i < ARM_V7S_CONT_PAGES; i++)
619                 ptep[i] = pte + i * size;
620
621         __arm_v7s_pte_sync(ptep, ARM_V7S_CONT_PAGES, &iop->cfg);
622
623         size *= ARM_V7S_CONT_PAGES;
624         io_pgtable_tlb_flush_walk(iop, iova, size, size);
625         return pte;
626 }
627
628 static size_t arm_v7s_split_blk_unmap(struct arm_v7s_io_pgtable *data,
629                                       struct iommu_iotlb_gather *gather,
630                                       unsigned long iova, size_t size,
631                                       arm_v7s_iopte blk_pte,
632                                       arm_v7s_iopte *ptep)
633 {
634         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
635         arm_v7s_iopte pte, *tablep;
636         int i, unmap_idx, num_entries, num_ptes;
637
638         tablep = __arm_v7s_alloc_table(2, GFP_ATOMIC, data);
639         if (!tablep)
640                 return 0; /* Bytes unmapped */
641
642         num_ptes = ARM_V7S_PTES_PER_LVL(2, cfg);
643         num_entries = size >> ARM_V7S_LVL_SHIFT(2);
644         unmap_idx = ARM_V7S_LVL_IDX(iova, 2, cfg);
645
646         pte = arm_v7s_prot_to_pte(arm_v7s_pte_to_prot(blk_pte, 1), 2, cfg);
647         if (num_entries > 1)
648                 pte = arm_v7s_pte_to_cont(pte, 2);
649
650         for (i = 0; i < num_ptes; i += num_entries, pte += size) {
651                 /* Unmap! */
652                 if (i == unmap_idx)
653                         continue;
654
655                 __arm_v7s_set_pte(&tablep[i], pte, num_entries, cfg);
656         }
657
658         pte = arm_v7s_install_table(tablep, ptep, blk_pte, cfg);
659         if (pte != blk_pte) {
660                 __arm_v7s_free_table(tablep, 2, data);
661
662                 if (!ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, 1))
663                         return 0;
664
665                 tablep = iopte_deref(pte, 1, data);
666                 return __arm_v7s_unmap(data, gather, iova, size, 2, tablep);
667         }
668
669         io_pgtable_tlb_add_page(&data->iop, gather, iova, size);
670         return size;
671 }
672
673 static size_t __arm_v7s_unmap(struct arm_v7s_io_pgtable *data,
674                               struct iommu_iotlb_gather *gather,
675                               unsigned long iova, size_t size, int lvl,
676                               arm_v7s_iopte *ptep)
677 {
678         arm_v7s_iopte pte[ARM_V7S_CONT_PAGES];
679         struct io_pgtable *iop = &data->iop;
680         int idx, i = 0, num_entries = size >> ARM_V7S_LVL_SHIFT(lvl);
681
682         /* Something went horribly wrong and we ran out of page table */
683         if (WARN_ON(lvl > 2))
684                 return 0;
685
686         idx = ARM_V7S_LVL_IDX(iova, lvl, &iop->cfg);
687         ptep += idx;
688         do {
689                 pte[i] = READ_ONCE(ptep[i]);
690                 if (WARN_ON(!ARM_V7S_PTE_IS_VALID(pte[i])))
691                         return 0;
692         } while (++i < num_entries);
693
694         /*
695          * If we've hit a contiguous 'large page' entry at this level, it
696          * needs splitting first, unless we're unmapping the whole lot.
697          *
698          * For splitting, we can't rewrite 16 PTEs atomically, and since we
699          * can't necessarily assume TEX remap we don't have a software bit to
700          * mark live entries being split. In practice (i.e. DMA API code), we
701          * will never be splitting large pages anyway, so just wrap this edge
702          * case in a lock for the sake of correctness and be done with it.
703          */
704         if (num_entries <= 1 && arm_v7s_pte_is_cont(pte[0], lvl)) {
705                 unsigned long flags;
706
707                 spin_lock_irqsave(&data->split_lock, flags);
708                 pte[0] = arm_v7s_split_cont(data, iova, idx, lvl, ptep);
709                 spin_unlock_irqrestore(&data->split_lock, flags);
710         }
711
712         /* If the size matches this level, we're in the right place */
713         if (num_entries) {
714                 size_t blk_size = ARM_V7S_BLOCK_SIZE(lvl);
715
716                 __arm_v7s_set_pte(ptep, 0, num_entries, &iop->cfg);
717
718                 for (i = 0; i < num_entries; i++) {
719                         if (ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte[i], lvl)) {
720                                 /* Also flush any partial walks */
721                                 io_pgtable_tlb_flush_walk(iop, iova, blk_size,
722                                                 ARM_V7S_BLOCK_SIZE(lvl + 1));
723                                 ptep = iopte_deref(pte[i], lvl, data);
724                                 __arm_v7s_free_table(ptep, lvl + 1, data);
725                         } else if (!iommu_iotlb_gather_queued(gather)) {
726                                 io_pgtable_tlb_add_page(iop, gather, iova, blk_size);
727                         }
728                         iova += blk_size;
729                 }
730                 return size;
731         } else if (lvl == 1 && !ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte[0], lvl)) {
732                 /*
733                  * Insert a table at the next level to map the old region,
734                  * minus the part we want to unmap
735                  */
736                 return arm_v7s_split_blk_unmap(data, gather, iova, size, pte[0],
737                                                ptep);
738         }
739
740         /* Keep on walkin' */
741         ptep = iopte_deref(pte[0], lvl, data);
742         return __arm_v7s_unmap(data, gather, iova, size, lvl + 1, ptep);
743 }
744
745 static size_t arm_v7s_unmap_pages(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
746                                   size_t pgsize, size_t pgcount,
747                                   struct iommu_iotlb_gather *gather)
748 {
749         struct arm_v7s_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
750         size_t unmapped = 0, ret;
751
752         if (WARN_ON(iova >= (1ULL << data->iop.cfg.ias)))
753                 return 0;
754
755         while (pgcount--) {
756                 ret = __arm_v7s_unmap(data, gather, iova, pgsize, 1, data->pgd);
757                 if (!ret)
758                         break;
759
760                 unmapped += pgsize;
761                 iova += pgsize;
762         }
763
764         return unmapped;
765 }
766
767 static size_t arm_v7s_unmap(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
768                             size_t size, struct iommu_iotlb_gather *gather)
769 {
770         return arm_v7s_unmap_pages(ops, iova, size, 1, gather);
771 }
772
773 static phys_addr_t arm_v7s_iova_to_phys(struct io_pgtable_ops *ops,
774                                         unsigned long iova)
775 {
776         struct arm_v7s_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
777         arm_v7s_iopte *ptep = data->pgd, pte;
778         int lvl = 0;
779         u32 mask;
780
781         do {
782                 ptep += ARM_V7S_LVL_IDX(iova, ++lvl, &data->iop.cfg);
783                 pte = READ_ONCE(*ptep);
784                 ptep = iopte_deref(pte, lvl, data);
785         } while (ARM_V7S_PTE_IS_TABLE(pte, lvl));
786
787         if (!ARM_V7S_PTE_IS_VALID(pte))
788                 return 0;
789
790         mask = ARM_V7S_LVL_MASK(lvl);
791         if (arm_v7s_pte_is_cont(pte, lvl))
792                 mask *= ARM_V7S_CONT_PAGES;
793         return iopte_to_paddr(pte, lvl, &data->iop.cfg) | (iova & ~mask);
794 }
795
796 static struct io_pgtable *arm_v7s_alloc_pgtable(struct io_pgtable_cfg *cfg,
797                                                 void *cookie)
798 {
799         struct arm_v7s_io_pgtable *data;
800         slab_flags_t slab_flag;
801         phys_addr_t paddr;
802
803         if (cfg->ias > (arm_v7s_is_mtk_enabled(cfg) ? 34 : ARM_V7S_ADDR_BITS))
804                 return NULL;
805
806         if (cfg->oas > (arm_v7s_is_mtk_enabled(cfg) ? 35 : ARM_V7S_ADDR_BITS))
807                 return NULL;
808
809         if (cfg->quirks & ~(IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS |
810                             IO_PGTABLE_QUIRK_NO_PERMS |
811                             IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_EXT |
812                             IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_TTBR_EXT))
813                 return NULL;
814
815         /* If ARM_MTK_4GB is enabled, the NO_PERMS is also expected. */
816         if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_EXT &&
817             !(cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_NO_PERMS))
818                         return NULL;
819
820         if ((cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_TTBR_EXT) &&
821             !arm_v7s_is_mtk_enabled(cfg))
822                 return NULL;
823
824         data = kmalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL);
825         if (!data)
826                 return NULL;
827
828         spin_lock_init(&data->split_lock);
829
830         /*
831          * ARM_MTK_TTBR_EXT extend the translation table base support larger
832          * memory address.
833          */
834         slab_flag = cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_MTK_TTBR_EXT ?
835                     0 : ARM_V7S_TABLE_SLAB_FLAGS;
836
837         data->l2_tables = kmem_cache_create("io-pgtable_armv7s_l2",
838                                             ARM_V7S_TABLE_SIZE(2, cfg),
839                                             ARM_V7S_TABLE_SIZE(2, cfg),
840                                             slab_flag, NULL);
841         if (!data->l2_tables)
842                 goto out_free_data;
843
844         data->iop.ops = (struct io_pgtable_ops) {
845                 .map            = arm_v7s_map,
846                 .map_pages      = arm_v7s_map_pages,
847                 .unmap          = arm_v7s_unmap,
848                 .unmap_pages    = arm_v7s_unmap_pages,
849                 .iova_to_phys   = arm_v7s_iova_to_phys,
850         };
851
852         /* We have to do this early for __arm_v7s_alloc_table to work... */
853         data->iop.cfg = *cfg;
854
855         /*
856          * Unless the IOMMU driver indicates supersection support by
857          * having SZ_16M set in the initial bitmap, they won't be used.
858          */
859         cfg->pgsize_bitmap &= SZ_4K | SZ_64K | SZ_1M | SZ_16M;
860
861         /* TCR: T0SZ=0, EAE=0 (if applicable) */
862         cfg->arm_v7s_cfg.tcr = 0;
863
864         /*
865          * TEX remap: the indices used map to the closest equivalent types
866          * under the non-TEX-remap interpretation of those attribute bits,
867          * excepting various implementation-defined aspects of shareability.
868          */
869         cfg->arm_v7s_cfg.prrr = ARM_V7S_PRRR_TR(1, ARM_V7S_PRRR_TYPE_DEVICE) |
870                                 ARM_V7S_PRRR_TR(4, ARM_V7S_PRRR_TYPE_NORMAL) |
871                                 ARM_V7S_PRRR_TR(7, ARM_V7S_PRRR_TYPE_NORMAL) |
872                                 ARM_V7S_PRRR_DS0 | ARM_V7S_PRRR_DS1 |
873                                 ARM_V7S_PRRR_NS1 | ARM_V7S_PRRR_NOS(7);
874         cfg->arm_v7s_cfg.nmrr = ARM_V7S_NMRR_IR(7, ARM_V7S_RGN_WBWA) |
875                                 ARM_V7S_NMRR_OR(7, ARM_V7S_RGN_WBWA);
876
877         /* Looking good; allocate a pgd */
878         data->pgd = __arm_v7s_alloc_table(1, GFP_KERNEL, data);
879         if (!data->pgd)
880                 goto out_free_data;
881
882         /* Ensure the empty pgd is visible before any actual TTBR write */
883         wmb();
884
885         /* TTBR */
886         paddr = virt_to_phys(data->pgd);
887         if (arm_v7s_is_mtk_enabled(cfg))
888                 cfg->arm_v7s_cfg.ttbr = paddr | upper_32_bits(paddr);
889         else
890                 cfg->arm_v7s_cfg.ttbr = paddr | ARM_V7S_TTBR_S |
891                                         (cfg->coherent_walk ? (ARM_V7S_TTBR_NOS |
892                                          ARM_V7S_TTBR_IRGN_ATTR(ARM_V7S_RGN_WBWA) |
893                                          ARM_V7S_TTBR_ORGN_ATTR(ARM_V7S_RGN_WBWA)) :
894                                         (ARM_V7S_TTBR_IRGN_ATTR(ARM_V7S_RGN_NC) |
895                                          ARM_V7S_TTBR_ORGN_ATTR(ARM_V7S_RGN_NC)));
896         return &data->iop;
897
898 out_free_data:
899         kmem_cache_destroy(data->l2_tables);
900         kfree(data);
901         return NULL;
902 }
903
904 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_v7s_init_fns = {
905         .alloc  = arm_v7s_alloc_pgtable,
906         .free   = arm_v7s_free_pgtable,
907 };
908
909 #ifdef CONFIG_IOMMU_IO_PGTABLE_ARMV7S_SELFTEST
910
911 static struct io_pgtable_cfg *cfg_cookie __initdata;
912
913 static void __init dummy_tlb_flush_all(void *cookie)
914 {
915         WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
916 }
917
918 static void __init dummy_tlb_flush(unsigned long iova, size_t size,
919                                    size_t granule, void *cookie)
920 {
921         WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
922         WARN_ON(!(size & cfg_cookie->pgsize_bitmap));
923 }
924
925 static void __init dummy_tlb_add_page(struct iommu_iotlb_gather *gather,
926                                       unsigned long iova, size_t granule,
927                                       void *cookie)
928 {
929         dummy_tlb_flush(iova, granule, granule, cookie);
930 }
931
932 static const struct iommu_flush_ops dummy_tlb_ops __initconst = {
933         .tlb_flush_all  = dummy_tlb_flush_all,
934         .tlb_flush_walk = dummy_tlb_flush,
935         .tlb_add_page   = dummy_tlb_add_page,
936 };
937
938 #define __FAIL(ops)     ({                              \
939                 WARN(1, "selftest: test failed\n");     \
940                 selftest_running = false;               \
941                 -EFAULT;                                \
942 })
943
944 static int __init arm_v7s_do_selftests(void)
945 {
946         struct io_pgtable_ops *ops;
947         struct io_pgtable_cfg cfg = {
948                 .tlb = &dummy_tlb_ops,
949                 .oas = 32,
950                 .ias = 32,
951                 .coherent_walk = true,
952                 .quirks = IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS,
953                 .pgsize_bitmap = SZ_4K | SZ_64K | SZ_1M | SZ_16M,
954         };
955         unsigned int iova, size, iova_start;
956         unsigned int i, loopnr = 0;
957
958         selftest_running = true;
959
960         cfg_cookie = &cfg;
961
962         ops = alloc_io_pgtable_ops(ARM_V7S, &cfg, &cfg);
963         if (!ops) {
964                 pr_err("selftest: failed to allocate io pgtable ops\n");
965                 return -EINVAL;
966         }
967
968         /*
969          * Initial sanity checks.
970          * Empty page tables shouldn't provide any translations.
971          */
972         if (ops->iova_to_phys(ops, 42))
973                 return __FAIL(ops);
974
975         if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_1G + 42))
976                 return __FAIL(ops);
977
978         if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_2G + 42))
979                 return __FAIL(ops);
980
981         /*
982          * Distinct mappings of different granule sizes.
983          */
984         iova = 0;
985         for_each_set_bit(i, &cfg.pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG) {
986                 size = 1UL << i;
987                 if (ops->map(ops, iova, iova, size, IOMMU_READ |
988                                                     IOMMU_WRITE |
989                                                     IOMMU_NOEXEC |
990                                                     IOMMU_CACHE, GFP_KERNEL))
991                         return __FAIL(ops);
992
993                 /* Overlapping mappings */
994                 if (!ops->map(ops, iova, iova + size, size,
995                               IOMMU_READ | IOMMU_NOEXEC, GFP_KERNEL))
996                         return __FAIL(ops);
997
998                 if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42) != (iova + 42))
999                         return __FAIL(ops);
1000
1001                 iova += SZ_16M;
1002                 loopnr++;
1003         }
1004
1005         /* Partial unmap */
1006         i = 1;
1007         size = 1UL << __ffs(cfg.pgsize_bitmap);
1008         while (i < loopnr) {
1009                 iova_start = i * SZ_16M;
1010                 if (ops->unmap(ops, iova_start + size, size, NULL) != size)
1011                         return __FAIL(ops);
1012
1013                 /* Remap of partial unmap */
1014                 if (ops->map(ops, iova_start + size, size, size, IOMMU_READ, GFP_KERNEL))
1015                         return __FAIL(ops);
1016
1017                 if (ops->iova_to_phys(ops, iova_start + size + 42)
1018                     != (size + 42))
1019                         return __FAIL(ops);
1020                 i++;
1021         }
1022
1023         /* Full unmap */
1024         iova = 0;
1025         for_each_set_bit(i, &cfg.pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG) {
1026                 size = 1UL << i;
1027
1028                 if (ops->unmap(ops, iova, size, NULL) != size)
1029                         return __FAIL(ops);
1030
1031                 if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42))
1032                         return __FAIL(ops);
1033
1034                 /* Remap full block */
1035                 if (ops->map(ops, iova, iova, size, IOMMU_WRITE, GFP_KERNEL))
1036                         return __FAIL(ops);
1037
1038                 if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42) != (iova + 42))
1039                         return __FAIL(ops);
1040
1041                 iova += SZ_16M;
1042         }
1043
1044         free_io_pgtable_ops(ops);
1045
1046         selftest_running = false;
1047
1048         pr_info("self test ok\n");
1049         return 0;
1050 }
1051 subsys_initcall(arm_v7s_do_selftests);
1052 #endif