drivers/iommu/io-pgtable-arm.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * CPU-agnostic ARM page table allocator.
   4  *
   5  * Copyright (C) 2014 ARM Limited
   6  *
   7  * Author: Will Deacon <will.deacon@arm.com>
   8  */
   9
  10 #define pr_fmt(fmt)     "arm-lpae io-pgtable: " fmt
  11
  12 #include <linux/atomic.h>
  13 #include <linux/bitops.h>
  14 #include <linux/io-pgtable.h>
  15 #include <linux/kernel.h>
  16 #include <linux/sizes.h>
  17 #include <linux/slab.h>
  18 #include <linux/types.h>
  19 #include <linux/dma-mapping.h>
  20
  21 #include <asm/barrier.h>
  22
  23 #define ARM_LPAE_MAX_ADDR_BITS          52
  24 #define ARM_LPAE_S2_MAX_CONCAT_PAGES    16
  25 #define ARM_LPAE_MAX_LEVELS             4
  26
  27 /* Struct accessors */
  28 #define io_pgtable_to_data(x)                                           \
  29         container_of((x), struct arm_lpae_io_pgtable, iop)
  30
  31 #define io_pgtable_ops_to_data(x)                                       \
  32         io_pgtable_to_data(io_pgtable_ops_to_pgtable(x))
  33
  34 /*
  35  * Calculate the right shift amount to get to the portion describing level l
  36  * in a virtual address mapped by the pagetable in d.
  37  */
  38 #define ARM_LPAE_LVL_SHIFT(l,d)                                         \
  39         (((ARM_LPAE_MAX_LEVELS - (l)) * (d)->bits_per_level) +          \
  40         ilog2(sizeof(arm_lpae_iopte)))
  41
  42 #define ARM_LPAE_GRANULE(d)                                             \
  43         (sizeof(arm_lpae_iopte) << (d)->bits_per_level)
  44 #define ARM_LPAE_PGD_SIZE(d)                                            \
  45         (sizeof(arm_lpae_iopte) << (d)->pgd_bits)
  46
  47 /*
  48  * Calculate the index at level l used to map virtual address a using the
  49  * pagetable in d.
  50  */
  51 #define ARM_LPAE_PGD_IDX(l,d)                                           \
  52         ((l) == (d)->start_level ? (d)->pgd_bits - (d)->bits_per_level : 0)
  53
  54 #define ARM_LPAE_LVL_IDX(a,l,d)                                         \
  55         (((u64)(a) >> ARM_LPAE_LVL_SHIFT(l,d)) &                        \
  56          ((1 << ((d)->bits_per_level + ARM_LPAE_PGD_IDX(l,d))) - 1))
  57
  58 /* Calculate the block/page mapping size at level l for pagetable in d. */
  59 #define ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(l,d)        (1ULL << ARM_LPAE_LVL_SHIFT(l,d))
  60
  61 /* Page table bits */
  62 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_SHIFT         0
  63 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_MASK          0x3
  64
  65 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_BLOCK         1
  66 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE         3
  67 #define ARM_LPAE_PTE_TYPE_PAGE          3
  68
  69 #define ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK          GENMASK_ULL(47,12)
  70
  71 #define ARM_LPAE_PTE_NSTABLE            (((arm_lpae_iopte)1) << 63)
  72 #define ARM_LPAE_PTE_XN                 (((arm_lpae_iopte)3) << 53)
  73 #define ARM_LPAE_PTE_AF                 (((arm_lpae_iopte)1) << 10)
  74 #define ARM_LPAE_PTE_SH_NS              (((arm_lpae_iopte)0) << 8)
  75 #define ARM_LPAE_PTE_SH_OS              (((arm_lpae_iopte)2) << 8)
  76 #define ARM_LPAE_PTE_SH_IS              (((arm_lpae_iopte)3) << 8)
  77 #define ARM_LPAE_PTE_NS                 (((arm_lpae_iopte)1) << 5)
  78 #define ARM_LPAE_PTE_VALID              (((arm_lpae_iopte)1) << 0)
  79
  80 #define ARM_LPAE_PTE_ATTR_LO_MASK       (((arm_lpae_iopte)0x3ff) << 2)
  81 /* Ignore the contiguous bit for block splitting */
  82 #define ARM_LPAE_PTE_ATTR_HI_MASK       (((arm_lpae_iopte)6) << 52)
  83 #define ARM_LPAE_PTE_ATTR_MASK          (ARM_LPAE_PTE_ATTR_LO_MASK |    \
  84                                          ARM_LPAE_PTE_ATTR_HI_MASK)
  85 /* Software bit for solving coherency races */
  86 #define ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC            (((arm_lpae_iopte)1) << 55)
  87
  88 /* Stage-1 PTE */
  89 #define ARM_LPAE_PTE_AP_UNPRIV          (((arm_lpae_iopte)1) << 6)
  90 #define ARM_LPAE_PTE_AP_RDONLY          (((arm_lpae_iopte)2) << 6)
  91 #define ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT     2
  92 #define ARM_LPAE_PTE_nG                 (((arm_lpae_iopte)1) << 11)
  93
  94 /* Stage-2 PTE */
  95 #define ARM_LPAE_PTE_HAP_FAULT          (((arm_lpae_iopte)0) << 6)
  96 #define ARM_LPAE_PTE_HAP_READ           (((arm_lpae_iopte)1) << 6)
  97 #define ARM_LPAE_PTE_HAP_WRITE          (((arm_lpae_iopte)2) << 6)
  98 #define ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_OIWB       (((arm_lpae_iopte)0xf) << 2)
  99 #define ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_NC         (((arm_lpae_iopte)0x5) << 2)
 100 #define ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_DEV        (((arm_lpae_iopte)0x1) << 2)
 101
 102 /* Register bits */
 103 #define ARM_LPAE_TCR_TG0_4K             0
 104 #define ARM_LPAE_TCR_TG0_64K            1
 105 #define ARM_LPAE_TCR_TG0_16K            2
 106
 107 #define ARM_LPAE_TCR_TG1_16K            1
 108 #define ARM_LPAE_TCR_TG1_4K             2
 109 #define ARM_LPAE_TCR_TG1_64K            3
 110
 111 #define ARM_LPAE_TCR_SH_NS              0
 112 #define ARM_LPAE_TCR_SH_OS              2
 113 #define ARM_LPAE_TCR_SH_IS              3
 114
 115 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_NC             0
 116 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA           1
 117 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_WT             2
 118 #define ARM_LPAE_TCR_RGN_WB             3
 119
 120 #define ARM_LPAE_VTCR_SL0_MASK          0x3
 121
 122 #define ARM_LPAE_TCR_T0SZ_SHIFT         0
 123
 124 #define ARM_LPAE_VTCR_PS_SHIFT          16
 125 #define ARM_LPAE_VTCR_PS_MASK           0x7
 126
 127 #define ARM_LPAE_TCR_PS_32_BIT          0x0ULL
 128 #define ARM_LPAE_TCR_PS_36_BIT          0x1ULL
 129 #define ARM_LPAE_TCR_PS_40_BIT          0x2ULL
 130 #define ARM_LPAE_TCR_PS_42_BIT          0x3ULL
 131 #define ARM_LPAE_TCR_PS_44_BIT          0x4ULL
 132 #define ARM_LPAE_TCR_PS_48_BIT          0x5ULL
 133 #define ARM_LPAE_TCR_PS_52_BIT          0x6ULL
 134
 135 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(n)     ((n) << 3)
 136 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_MASK         0xff
 137 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_DEVICE       0x04
 138 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_NC           0x44
 139 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_INC_OWBRWA   0xf4
 140 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_WBRWA        0xff
 141 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_NC       0
 142 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_CACHE    1
 143 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_DEV      2
 144 #define ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_INC_OCACHE       3
 145
 146 #define ARM_MALI_LPAE_TTBR_ADRMODE_TABLE (3u << 0)
 147 #define ARM_MALI_LPAE_TTBR_READ_INNER   BIT(2)
 148 #define ARM_MALI_LPAE_TTBR_SHARE_OUTER  BIT(4)
 149
 150 #define ARM_MALI_LPAE_MEMATTR_IMP_DEF   0x88ULL
 151 #define ARM_MALI_LPAE_MEMATTR_WRITE_ALLOC 0x8DULL
 152
 153 /* IOPTE accessors */
 154 #define iopte_deref(pte,d) __va(iopte_to_paddr(pte, d))
 155
 156 #define iopte_type(pte,l)                                       \
 157         (((pte) >> ARM_LPAE_PTE_TYPE_SHIFT) & ARM_LPAE_PTE_TYPE_MASK)
 158
 159 #define iopte_prot(pte) ((pte) & ARM_LPAE_PTE_ATTR_MASK)
 160
 161 struct arm_lpae_io_pgtable {
 162         struct io_pgtable       iop;
 163
 164         int                     pgd_bits;
 165         int                     start_level;
 166         int                     bits_per_level;
 167
 168         void                    *pgd;
 169 };
 170
 171 typedef u64 arm_lpae_iopte;
 172
 173 static inline bool iopte_leaf(arm_lpae_iopte pte, int lvl,
 174                               enum io_pgtable_fmt fmt)
 175 {
 176         if (lvl == (ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1) && fmt != ARM_MALI_LPAE)
 177                 return iopte_type(pte, lvl) == ARM_LPAE_PTE_TYPE_PAGE;
 178
 179         return iopte_type(pte, lvl) == ARM_LPAE_PTE_TYPE_BLOCK;
 180 }
 181
 182 static arm_lpae_iopte paddr_to_iopte(phys_addr_t paddr,
 183                                      struct arm_lpae_io_pgtable *data)
 184 {
 185         arm_lpae_iopte pte = paddr;
 186
 187         /* Of the bits which overlap, either 51:48 or 15:12 are always RES0 */
 188         return (pte | (pte >> (48 - 12))) & ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK;
 189 }
 190
 191 static phys_addr_t iopte_to_paddr(arm_lpae_iopte pte,
 192                                   struct arm_lpae_io_pgtable *data)
 193 {
 194         u64 paddr = pte & ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK;
 195
 196         if (ARM_LPAE_GRANULE(data) < SZ_64K)
 197                 return paddr;
 198
 199         /* Rotate the packed high-order bits back to the top */
 200         return (paddr | (paddr << (48 - 12))) & (ARM_LPAE_PTE_ADDR_MASK << 4);
 201 }
 202
 203 static bool selftest_running = false;
 204
 205 static dma_addr_t __arm_lpae_dma_addr(void *pages)
 206 {
 207         return (dma_addr_t)virt_to_phys(pages);
 208 }
 209
 210 static void *__arm_lpae_alloc_pages(size_t size, gfp_t gfp,
 211                                     struct io_pgtable_cfg *cfg)
 212 {
 213         struct device *dev = cfg->iommu_dev;
 214         int order = get_order(size);
 215         struct page *p;
 216         dma_addr_t dma;
 217         void *pages;
 218
 219         VM_BUG_ON((gfp & __GFP_HIGHMEM));
 220         p = alloc_pages_node(dev ? dev_to_node(dev) : NUMA_NO_NODE,
 221                              gfp | __GFP_ZERO, order);
 222         if (!p)
 223                 return NULL;
 224
 225         pages = page_address(p);
 226         if (!cfg->coherent_walk) {
 227                 dma = dma_map_single(dev, pages, size, DMA_TO_DEVICE);
 228                 if (dma_mapping_error(dev, dma))
 229                         goto out_free;
 230                 /*
 231                  * We depend on the IOMMU being able to work with any physical
 232                  * address directly, so if the DMA layer suggests otherwise by
 233                  * translating or truncating them, that bodes very badly...
 234                  */
 235                 if (dma != virt_to_phys(pages))
 236                         goto out_unmap;
 237         }
 238
 239         return pages;
 240
 241 out_unmap:
 242         dev_err(dev, "Cannot accommodate DMA translation for IOMMU page tables\n");
 243         dma_unmap_single(dev, dma, size, DMA_TO_DEVICE);
 244 out_free:
 245         __free_pages(p, order);
 246         return NULL;
 247 }
 248
 249 static void __arm_lpae_free_pages(void *pages, size_t size,
 250                                   struct io_pgtable_cfg *cfg)
 251 {
 252         if (!cfg->coherent_walk)
 253                 dma_unmap_single(cfg->iommu_dev, __arm_lpae_dma_addr(pages),
 254                                  size, DMA_TO_DEVICE);
 255         free_pages((unsigned long)pages, get_order(size));
 256 }
 257
 258 static void __arm_lpae_sync_pte(arm_lpae_iopte *ptep,
 259                                 struct io_pgtable_cfg *cfg)
 260 {
 261         dma_sync_single_for_device(cfg->iommu_dev, __arm_lpae_dma_addr(ptep),
 262                                    sizeof(*ptep), DMA_TO_DEVICE);
 263 }
 264
 265 static void __arm_lpae_set_pte(arm_lpae_iopte *ptep, arm_lpae_iopte pte,
 266                                struct io_pgtable_cfg *cfg)
 267 {
 268         *ptep = pte;
 269
 270         if (!cfg->coherent_walk)
 271                 __arm_lpae_sync_pte(ptep, cfg);
 272 }
 273
 274 static size_t __arm_lpae_unmap(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 275                                struct iommu_iotlb_gather *gather,
 276                                unsigned long iova, size_t size, int lvl,
 277                                arm_lpae_iopte *ptep);
 278
 279 static void __arm_lpae_init_pte(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 280                                 phys_addr_t paddr, arm_lpae_iopte prot,
 281                                 int lvl, arm_lpae_iopte *ptep)
 282 {
 283         arm_lpae_iopte pte = prot;
 284
 285         if (data->iop.fmt != ARM_MALI_LPAE && lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1)
 286                 pte |= ARM_LPAE_PTE_TYPE_PAGE;
 287         else
 288                 pte |= ARM_LPAE_PTE_TYPE_BLOCK;
 289
 290         pte |= paddr_to_iopte(paddr, data);
 291
 292         __arm_lpae_set_pte(ptep, pte, &data->iop.cfg);
 293 }
 294
 295 static int arm_lpae_init_pte(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 296                              unsigned long iova, phys_addr_t paddr,
 297                              arm_lpae_iopte prot, int lvl,
 298                              arm_lpae_iopte *ptep)
 299 {
 300         arm_lpae_iopte pte = *ptep;
 301
 302         if (iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt)) {
 303                 /* We require an unmap first */
 304                 WARN_ON(!selftest_running);
 305                 return -EEXIST;
 306         } else if (iopte_type(pte, lvl) == ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE) {
 307                 /*
 308                  * We need to unmap and free the old table before
 309                  * overwriting it with a block entry.
 310                  */
 311                 arm_lpae_iopte *tblp;
 312                 size_t sz = ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data);
 313
 314                 tblp = ptep - ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 315                 if (__arm_lpae_unmap(data, NULL, iova, sz, lvl, tblp) != sz) {
 316                         WARN_ON(1);
 317                         return -EINVAL;
 318                 }
 319         }
 320
 321         __arm_lpae_init_pte(data, paddr, prot, lvl, ptep);
 322         return 0;
 323 }
 324
 325 static arm_lpae_iopte arm_lpae_install_table(arm_lpae_iopte *table,
 326                                              arm_lpae_iopte *ptep,
 327                                              arm_lpae_iopte curr,
 328                                              struct io_pgtable_cfg *cfg)
 329 {
 330         arm_lpae_iopte old, new;
 331
 332         new = __pa(table) | ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE;
 333         if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS)
 334                 new |= ARM_LPAE_PTE_NSTABLE;
 335
 336         /*
 337          * Ensure the table itself is visible before its PTE can be.
 338          * Whilst we could get away with cmpxchg64_release below, this
 339          * doesn't have any ordering semantics when !CONFIG_SMP.
 340          */
 341         dma_wmb();
 342
 343         old = cmpxchg64_relaxed(ptep, curr, new);
 344
 345         if (cfg->coherent_walk || (old & ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC))
 346                 return old;
 347
 348         /* Even if it's not ours, there's no point waiting; just kick it */
 349         __arm_lpae_sync_pte(ptep, cfg);
 350         if (old == curr)
 351                 WRITE_ONCE(*ptep, new | ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC);
 352
 353         return old;
 354 }
 355
 356 static int __arm_lpae_map(struct arm_lpae_io_pgtable *data, unsigned long iova,
 357                           phys_addr_t paddr, size_t size, arm_lpae_iopte prot,
 358                           int lvl, arm_lpae_iopte *ptep)
 359 {
 360         arm_lpae_iopte *cptep, pte;
 361         size_t block_size = ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data);
 362         size_t tblsz = ARM_LPAE_GRANULE(data);
 363         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 364
 365         /* Find our entry at the current level */
 366         ptep += ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 367
 368         /* If we can install a leaf entry at this level, then do so */
 369         if (size == block_size)
 370                 return arm_lpae_init_pte(data, iova, paddr, prot, lvl, ptep);
 371
 372         /* We can't allocate tables at the final level */
 373         if (WARN_ON(lvl >= ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1))
 374                 return -EINVAL;
 375
 376         /* Grab a pointer to the next level */
 377         pte = READ_ONCE(*ptep);
 378         if (!pte) {
 379                 cptep = __arm_lpae_alloc_pages(tblsz, GFP_ATOMIC, cfg);
 380                 if (!cptep)
 381                         return -ENOMEM;
 382
 383                 pte = arm_lpae_install_table(cptep, ptep, 0, cfg);
 384                 if (pte)
 385                         __arm_lpae_free_pages(cptep, tblsz, cfg);
 386         } else if (!cfg->coherent_walk && !(pte & ARM_LPAE_PTE_SW_SYNC)) {
 387                 __arm_lpae_sync_pte(ptep, cfg);
 388         }
 389
 390         if (pte && !iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt)) {
 391                 cptep = iopte_deref(pte, data);
 392         } else if (pte) {
 393                 /* We require an unmap first */
 394                 WARN_ON(!selftest_running);
 395                 return -EEXIST;
 396         }
 397
 398         /* Rinse, repeat */
 399         return __arm_lpae_map(data, iova, paddr, size, prot, lvl + 1, cptep);
 400 }
 401
 402 static arm_lpae_iopte arm_lpae_prot_to_pte(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 403                                            int prot)
 404 {
 405         arm_lpae_iopte pte;
 406
 407         if (data->iop.fmt == ARM_64_LPAE_S1 ||
 408             data->iop.fmt == ARM_32_LPAE_S1) {
 409                 pte = ARM_LPAE_PTE_nG;
 410                 if (!(prot & IOMMU_WRITE) && (prot & IOMMU_READ))
 411                         pte |= ARM_LPAE_PTE_AP_RDONLY;
 412                 if (!(prot & IOMMU_PRIV))
 413                         pte |= ARM_LPAE_PTE_AP_UNPRIV;
 414         } else {
 415                 pte = ARM_LPAE_PTE_HAP_FAULT;
 416                 if (prot & IOMMU_READ)
 417                         pte |= ARM_LPAE_PTE_HAP_READ;
 418                 if (prot & IOMMU_WRITE)
 419                         pte |= ARM_LPAE_PTE_HAP_WRITE;
 420         }
 421
 422         /*
 423          * Note that this logic is structured to accommodate Mali LPAE
 424          * having stage-1-like attributes but stage-2-like permissions.
 425          */
 426         if (data->iop.fmt == ARM_64_LPAE_S2 ||
 427             data->iop.fmt == ARM_32_LPAE_S2) {
 428                 if (prot & IOMMU_MMIO)
 429                         pte |= ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_DEV;
 430                 else if (prot & IOMMU_CACHE)
 431                         pte |= ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_OIWB;
 432                 else
 433                         pte |= ARM_LPAE_PTE_MEMATTR_NC;
 434         } else {
 435                 if (prot & IOMMU_MMIO)
 436                         pte |= (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_DEV
 437                                 << ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT);
 438                 else if (prot & IOMMU_CACHE)
 439                         pte |= (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_CACHE
 440                                 << ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT);
 441                 else if (prot & IOMMU_SYS_CACHE_ONLY)
 442                         pte |= (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_INC_OCACHE
 443                                 << ARM_LPAE_PTE_ATTRINDX_SHIFT);
 444         }
 445
 446         if (prot & IOMMU_CACHE)
 447                 pte |= ARM_LPAE_PTE_SH_IS;
 448         else
 449                 pte |= ARM_LPAE_PTE_SH_OS;
 450
 451         if (prot & IOMMU_NOEXEC)
 452                 pte |= ARM_LPAE_PTE_XN;
 453
 454         if (data->iop.cfg.quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS)
 455                 pte |= ARM_LPAE_PTE_NS;
 456
 457         if (data->iop.fmt != ARM_MALI_LPAE)
 458                 pte |= ARM_LPAE_PTE_AF;
 459
 460         return pte;
 461 }
 462
 463 static int arm_lpae_map(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
 464                         phys_addr_t paddr, size_t size, int iommu_prot)
 465 {
 466         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 467         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 468         arm_lpae_iopte *ptep = data->pgd;
 469         int ret, lvl = data->start_level;
 470         arm_lpae_iopte prot;
 471         long iaext = (long)iova >> cfg->ias;
 472
 473         /* If no access, then nothing to do */
 474         if (!(iommu_prot & (IOMMU_READ | IOMMU_WRITE)))
 475                 return 0;
 476
 477         if (WARN_ON(!size || (size & cfg->pgsize_bitmap) != size))
 478                 return -EINVAL;
 479
 480         if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_TTBR1)
 481                 iaext = ~iaext;
 482         if (WARN_ON(iaext || paddr >> cfg->oas))
 483                 return -ERANGE;
 484
 485         prot = arm_lpae_prot_to_pte(data, iommu_prot);
 486         ret = __arm_lpae_map(data, iova, paddr, size, prot, lvl, ptep);
 487         /*
 488          * Synchronise all PTE updates for the new mapping before there's
 489          * a chance for anything to kick off a table walk for the new iova.
 490          */
 491         wmb();
 492
 493         return ret;
 494 }
 495
 496 static void __arm_lpae_free_pgtable(struct arm_lpae_io_pgtable *data, int lvl,
 497                                     arm_lpae_iopte *ptep)
 498 {
 499         arm_lpae_iopte *start, *end;
 500         unsigned long table_size;
 501
 502         if (lvl == data->start_level)
 503                 table_size = ARM_LPAE_PGD_SIZE(data);
 504         else
 505                 table_size = ARM_LPAE_GRANULE(data);
 506
 507         start = ptep;
 508
 509         /* Only leaf entries at the last level */
 510         if (lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS - 1)
 511                 end = ptep;
 512         else
 513                 end = (void *)ptep + table_size;
 514
 515         while (ptep != end) {
 516                 arm_lpae_iopte pte = *ptep++;
 517
 518                 if (!pte || iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt))
 519                         continue;
 520
 521                 __arm_lpae_free_pgtable(data, lvl + 1, iopte_deref(pte, data));
 522         }
 523
 524         __arm_lpae_free_pages(start, table_size, &data->iop.cfg);
 525 }
 526
 527 static void arm_lpae_free_pgtable(struct io_pgtable *iop)
 528 {
 529         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_to_data(iop);
 530
 531         __arm_lpae_free_pgtable(data, data->start_level, data->pgd);
 532         kfree(data);
 533 }
 534
 535 static size_t arm_lpae_split_blk_unmap(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 536                                        struct iommu_iotlb_gather *gather,
 537                                        unsigned long iova, size_t size,
 538                                        arm_lpae_iopte blk_pte, int lvl,
 539                                        arm_lpae_iopte *ptep)
 540 {
 541         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 542         arm_lpae_iopte pte, *tablep;
 543         phys_addr_t blk_paddr;
 544         size_t tablesz = ARM_LPAE_GRANULE(data);
 545         size_t split_sz = ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data);
 546         int i, unmap_idx = -1;
 547
 548         if (WARN_ON(lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS))
 549                 return 0;
 550
 551         tablep = __arm_lpae_alloc_pages(tablesz, GFP_ATOMIC, cfg);
 552         if (!tablep)
 553                 return 0; /* Bytes unmapped */
 554
 555         if (size == split_sz)
 556                 unmap_idx = ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 557
 558         blk_paddr = iopte_to_paddr(blk_pte, data);
 559         pte = iopte_prot(blk_pte);
 560
 561         for (i = 0; i < tablesz / sizeof(pte); i++, blk_paddr += split_sz) {
 562                 /* Unmap! */
 563                 if (i == unmap_idx)
 564                         continue;
 565
 566                 __arm_lpae_init_pte(data, blk_paddr, pte, lvl, &tablep[i]);
 567         }
 568
 569         pte = arm_lpae_install_table(tablep, ptep, blk_pte, cfg);
 570         if (pte != blk_pte) {
 571                 __arm_lpae_free_pages(tablep, tablesz, cfg);
 572                 /*
 573                  * We may race against someone unmapping another part of this
 574                  * block, but anything else is invalid. We can't misinterpret
 575                  * a page entry here since we're never at the last level.
 576                  */
 577                 if (iopte_type(pte, lvl - 1) != ARM_LPAE_PTE_TYPE_TABLE)
 578                         return 0;
 579
 580                 tablep = iopte_deref(pte, data);
 581         } else if (unmap_idx >= 0) {
 582                 io_pgtable_tlb_add_page(&data->iop, gather, iova, size);
 583                 return size;
 584         }
 585
 586         return __arm_lpae_unmap(data, gather, iova, size, lvl, tablep);
 587 }
 588
 589 static size_t __arm_lpae_unmap(struct arm_lpae_io_pgtable *data,
 590                                struct iommu_iotlb_gather *gather,
 591                                unsigned long iova, size_t size, int lvl,
 592                                arm_lpae_iopte *ptep)
 593 {
 594         arm_lpae_iopte pte;
 595         struct io_pgtable *iop = &data->iop;
 596
 597         /* Something went horribly wrong and we ran out of page table */
 598         if (WARN_ON(lvl == ARM_LPAE_MAX_LEVELS))
 599                 return 0;
 600
 601         ptep += ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 602         pte = READ_ONCE(*ptep);
 603         if (WARN_ON(!pte))
 604                 return 0;
 605
 606         /* If the size matches this level, we're in the right place */
 607         if (size == ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data)) {
 608                 __arm_lpae_set_pte(ptep, 0, &iop->cfg);
 609
 610                 if (!iopte_leaf(pte, lvl, iop->fmt)) {
 611                         /* Also flush any partial walks */
 612                         io_pgtable_tlb_flush_walk(iop, iova, size,
 613                                                   ARM_LPAE_GRANULE(data));
 614                         ptep = iopte_deref(pte, data);
 615                         __arm_lpae_free_pgtable(data, lvl + 1, ptep);
 616                 } else if (iop->cfg.quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_NON_STRICT) {
 617                         /*
 618                          * Order the PTE update against queueing the IOVA, to
 619                          * guarantee that a flush callback from a different CPU
 620                          * has observed it before the TLBIALL can be issued.
 621                          */
 622                         smp_wmb();
 623                 } else {
 624                         io_pgtable_tlb_add_page(iop, gather, iova, size);
 625                 }
 626
 627                 return size;
 628         } else if (iopte_leaf(pte, lvl, iop->fmt)) {
 629                 /*
 630                  * Insert a table at the next level to map the old region,
 631                  * minus the part we want to unmap
 632                  */
 633                 return arm_lpae_split_blk_unmap(data, gather, iova, size, pte,
 634                                                 lvl + 1, ptep);
 635         }
 636
 637         /* Keep on walkin' */
 638         ptep = iopte_deref(pte, data);
 639         return __arm_lpae_unmap(data, gather, iova, size, lvl + 1, ptep);
 640 }
 641
 642 static size_t arm_lpae_unmap(struct io_pgtable_ops *ops, unsigned long iova,
 643                              size_t size, struct iommu_iotlb_gather *gather)
 644 {
 645         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 646         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
 647         arm_lpae_iopte *ptep = data->pgd;
 648         long iaext = (long)iova >> cfg->ias;
 649
 650         if (WARN_ON(!size || (size & cfg->pgsize_bitmap) != size))
 651                 return 0;
 652
 653         if (cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_TTBR1)
 654                 iaext = ~iaext;
 655         if (WARN_ON(iaext))
 656                 return 0;
 657
 658         return __arm_lpae_unmap(data, gather, iova, size, data->start_level, ptep);
 659 }
 660
 661 static phys_addr_t arm_lpae_iova_to_phys(struct io_pgtable_ops *ops,
 662                                          unsigned long iova)
 663 {
 664         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
 665         arm_lpae_iopte pte, *ptep = data->pgd;
 666         int lvl = data->start_level;
 667
 668         do {
 669                 /* Valid IOPTE pointer? */
 670                 if (!ptep)
 671                         return 0;
 672
 673                 /* Grab the IOPTE we're interested in */
 674                 ptep += ARM_LPAE_LVL_IDX(iova, lvl, data);
 675                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 676
 677                 /* Valid entry? */
 678                 if (!pte)
 679                         return 0;
 680
 681                 /* Leaf entry? */
 682                 if (iopte_leaf(pte, lvl, data->iop.fmt))
 683                         goto found_translation;
 684
 685                 /* Take it to the next level */
 686                 ptep = iopte_deref(pte, data);
 687         } while (++lvl < ARM_LPAE_MAX_LEVELS);
 688
 689         /* Ran out of page tables to walk */
 690         return 0;
 691
 692 found_translation:
 693         iova &= (ARM_LPAE_BLOCK_SIZE(lvl, data) - 1);
 694         return iopte_to_paddr(pte, data) | iova;
 695 }
 696
 697 static void arm_lpae_restrict_pgsizes(struct io_pgtable_cfg *cfg)
 698 {
 699         unsigned long granule, page_sizes;
 700         unsigned int max_addr_bits = 48;
 701
 702         /*
 703          * We need to restrict the supported page sizes to match the
 704          * translation regime for a particular granule. Aim to match
 705          * the CPU page size if possible, otherwise prefer smaller sizes.
 706          * While we're at it, restrict the block sizes to match the
 707          * chosen granule.
 708          */
 709         if (cfg->pgsize_bitmap & PAGE_SIZE)
 710                 granule = PAGE_SIZE;
 711         else if (cfg->pgsize_bitmap & ~PAGE_MASK)
 712                 granule = 1UL << __fls(cfg->pgsize_bitmap & ~PAGE_MASK);
 713         else if (cfg->pgsize_bitmap & PAGE_MASK)
 714                 granule = 1UL << __ffs(cfg->pgsize_bitmap & PAGE_MASK);
 715         else
 716                 granule = 0;
 717
 718         switch (granule) {
 719         case SZ_4K:
 720                 page_sizes = (SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G);
 721                 break;
 722         case SZ_16K:
 723                 page_sizes = (SZ_16K | SZ_32M);
 724                 break;
 725         case SZ_64K:
 726                 max_addr_bits = 52;
 727                 page_sizes = (SZ_64K | SZ_512M);
 728                 if (cfg->oas > 48)
 729                         page_sizes |= 1ULL << 42; /* 4TB */
 730                 break;
 731         default:
 732                 page_sizes = 0;
 733         }
 734
 735         cfg->pgsize_bitmap &= page_sizes;
 736         cfg->ias = min(cfg->ias, max_addr_bits);
 737         cfg->oas = min(cfg->oas, max_addr_bits);
 738 }
 739
 740 static struct arm_lpae_io_pgtable *
 741 arm_lpae_alloc_pgtable(struct io_pgtable_cfg *cfg)
 742 {
 743         struct arm_lpae_io_pgtable *data;
 744         int levels, va_bits, pg_shift;
 745
 746         arm_lpae_restrict_pgsizes(cfg);
 747
 748         if (!(cfg->pgsize_bitmap & (SZ_4K | SZ_16K | SZ_64K)))
 749                 return NULL;
 750
 751         if (cfg->ias > ARM_LPAE_MAX_ADDR_BITS)
 752                 return NULL;
 753
 754         if (cfg->oas > ARM_LPAE_MAX_ADDR_BITS)
 755                 return NULL;
 756
 757         if (!selftest_running && cfg->iommu_dev->dma_pfn_offset) {
 758                 dev_err(cfg->iommu_dev, "Cannot accommodate DMA offset for IOMMU page tables\n");
 759                 return NULL;
 760         }
 761
 762         data = kmalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL);
 763         if (!data)
 764                 return NULL;
 765
 766         pg_shift = __ffs(cfg->pgsize_bitmap);
 767         data->bits_per_level = pg_shift - ilog2(sizeof(arm_lpae_iopte));
 768
 769         va_bits = cfg->ias - pg_shift;
 770         levels = DIV_ROUND_UP(va_bits, data->bits_per_level);
 771         data->start_level = ARM_LPAE_MAX_LEVELS - levels;
 772
 773         /* Calculate the actual size of our pgd (without concatenation) */
 774         data->pgd_bits = va_bits - (data->bits_per_level * (levels - 1));
 775
 776         data->iop.ops = (struct io_pgtable_ops) {
 777                 .map            = arm_lpae_map,
 778                 .unmap          = arm_lpae_unmap,
 779                 .iova_to_phys   = arm_lpae_iova_to_phys,
 780         };
 781
 782         return data;
 783 }
 784
 785 static struct io_pgtable *
 786 arm_64_lpae_alloc_pgtable_s1(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
 787 {
 788         u64 reg;
 789         struct arm_lpae_io_pgtable *data;
 790         typeof(&cfg->arm_lpae_s1_cfg.tcr) tcr = &cfg->arm_lpae_s1_cfg.tcr;
 791         bool tg1;
 792
 793         if (cfg->quirks & ~(IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_NS |
 794                             IO_PGTABLE_QUIRK_NON_STRICT |
 795                             IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_TTBR1))
 796                 return NULL;
 797
 798         data = arm_lpae_alloc_pgtable(cfg);
 799         if (!data)
 800                 return NULL;
 801
 802         /* TCR */
 803         if (cfg->coherent_walk) {
 804                 tcr->sh = ARM_LPAE_TCR_SH_IS;
 805                 tcr->irgn = ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA;
 806                 tcr->orgn = ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA;
 807         } else {
 808                 tcr->sh = ARM_LPAE_TCR_SH_OS;
 809                 tcr->irgn = ARM_LPAE_TCR_RGN_NC;
 810                 tcr->orgn = ARM_LPAE_TCR_RGN_NC;
 811         }
 812
 813         tg1 = cfg->quirks & IO_PGTABLE_QUIRK_ARM_TTBR1;
 814         switch (ARM_LPAE_GRANULE(data)) {
 815         case SZ_4K:
 816                 tcr->tg = tg1 ? ARM_LPAE_TCR_TG1_4K : ARM_LPAE_TCR_TG0_4K;
 817                 break;
 818         case SZ_16K:
 819                 tcr->tg = tg1 ? ARM_LPAE_TCR_TG1_16K : ARM_LPAE_TCR_TG0_16K;
 820                 break;
 821         case SZ_64K:
 822                 tcr->tg = tg1 ? ARM_LPAE_TCR_TG1_64K : ARM_LPAE_TCR_TG0_64K;
 823                 break;
 824         }
 825
 826         switch (cfg->oas) {
 827         case 32:
 828                 tcr->ips = ARM_LPAE_TCR_PS_32_BIT;
 829                 break;
 830         case 36:
 831                 tcr->ips = ARM_LPAE_TCR_PS_36_BIT;
 832                 break;
 833         case 40:
 834                 tcr->ips = ARM_LPAE_TCR_PS_40_BIT;
 835                 break;
 836         case 42:
 837                 tcr->ips = ARM_LPAE_TCR_PS_42_BIT;
 838                 break;
 839         case 44:
 840                 tcr->ips = ARM_LPAE_TCR_PS_44_BIT;
 841                 break;
 842         case 48:
 843                 tcr->ips = ARM_LPAE_TCR_PS_48_BIT;
 844                 break;
 845         case 52:
 846                 tcr->ips = ARM_LPAE_TCR_PS_52_BIT;
 847                 break;
 848         default:
 849                 goto out_free_data;
 850         }
 851
 852         tcr->tsz = 64ULL - cfg->ias;
 853
 854         /* MAIRs */
 855         reg = (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_NC
 856                << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_NC)) |
 857               (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_WBRWA
 858                << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_CACHE)) |
 859               (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_DEVICE
 860                << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_DEV)) |
 861               (ARM_LPAE_MAIR_ATTR_INC_OWBRWA
 862                << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_INC_OCACHE));
 863
 864         cfg->arm_lpae_s1_cfg.mair = reg;
 865
 866         /* Looking good; allocate a pgd */
 867         data->pgd = __arm_lpae_alloc_pages(ARM_LPAE_PGD_SIZE(data),
 868                                            GFP_KERNEL, cfg);
 869         if (!data->pgd)
 870                 goto out_free_data;
 871
 872         /* Ensure the empty pgd is visible before any actual TTBR write */
 873         wmb();
 874
 875         /* TTBR */
 876         cfg->arm_lpae_s1_cfg.ttbr = virt_to_phys(data->pgd);
 877         return &data->iop;
 878
 879 out_free_data:
 880         kfree(data);
 881         return NULL;
 882 }
 883
 884 static struct io_pgtable *
 885 arm_64_lpae_alloc_pgtable_s2(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
 886 {
 887         u64 sl;
 888         struct arm_lpae_io_pgtable *data;
 889         typeof(&cfg->arm_lpae_s2_cfg.vtcr) vtcr = &cfg->arm_lpae_s2_cfg.vtcr;
 890
 891         /* The NS quirk doesn't apply at stage 2 */
 892         if (cfg->quirks & ~(IO_PGTABLE_QUIRK_NON_STRICT))
 893                 return NULL;
 894
 895         data = arm_lpae_alloc_pgtable(cfg);
 896         if (!data)
 897                 return NULL;
 898
 899         /*
 900          * Concatenate PGDs at level 1 if possible in order to reduce
 901          * the depth of the stage-2 walk.
 902          */
 903         if (data->start_level == 0) {
 904                 unsigned long pgd_pages;
 905
 906                 pgd_pages = ARM_LPAE_PGD_SIZE(data) / sizeof(arm_lpae_iopte);
 907                 if (pgd_pages <= ARM_LPAE_S2_MAX_CONCAT_PAGES) {
 908                         data->pgd_bits += data->bits_per_level;
 909                         data->start_level++;
 910                 }
 911         }
 912
 913         /* VTCR */
 914         if (cfg->coherent_walk) {
 915                 vtcr->sh = ARM_LPAE_TCR_SH_IS;
 916                 vtcr->irgn = ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA;
 917                 vtcr->orgn = ARM_LPAE_TCR_RGN_WBWA;
 918         } else {
 919                 vtcr->sh = ARM_LPAE_TCR_SH_OS;
 920                 vtcr->irgn = ARM_LPAE_TCR_RGN_NC;
 921                 vtcr->orgn = ARM_LPAE_TCR_RGN_NC;
 922         }
 923
 924         sl = data->start_level;
 925
 926         switch (ARM_LPAE_GRANULE(data)) {
 927         case SZ_4K:
 928                 vtcr->tg = ARM_LPAE_TCR_TG0_4K;
 929                 sl++; /* SL0 format is different for 4K granule size */
 930                 break;
 931         case SZ_16K:
 932                 vtcr->tg = ARM_LPAE_TCR_TG0_16K;
 933                 break;
 934         case SZ_64K:
 935                 vtcr->tg = ARM_LPAE_TCR_TG0_64K;
 936                 break;
 937         }
 938
 939         switch (cfg->oas) {
 940         case 32:
 941                 vtcr->ps = ARM_LPAE_TCR_PS_32_BIT;
 942                 break;
 943         case 36:
 944                 vtcr->ps = ARM_LPAE_TCR_PS_36_BIT;
 945                 break;
 946         case 40:
 947                 vtcr->ps = ARM_LPAE_TCR_PS_40_BIT;
 948                 break;
 949         case 42:
 950                 vtcr->ps = ARM_LPAE_TCR_PS_42_BIT;
 951                 break;
 952         case 44:
 953                 vtcr->ps = ARM_LPAE_TCR_PS_44_BIT;
 954                 break;
 955         case 48:
 956                 vtcr->ps = ARM_LPAE_TCR_PS_48_BIT;
 957                 break;
 958         case 52:
 959                 vtcr->ps = ARM_LPAE_TCR_PS_52_BIT;
 960                 break;
 961         default:
 962                 goto out_free_data;
 963         }
 964
 965         vtcr->tsz = 64ULL - cfg->ias;
 966         vtcr->sl = ~sl & ARM_LPAE_VTCR_SL0_MASK;
 967
 968         /* Allocate pgd pages */
 969         data->pgd = __arm_lpae_alloc_pages(ARM_LPAE_PGD_SIZE(data),
 970                                            GFP_KERNEL, cfg);
 971         if (!data->pgd)
 972                 goto out_free_data;
 973
 974         /* Ensure the empty pgd is visible before any actual TTBR write */
 975         wmb();
 976
 977         /* VTTBR */
 978         cfg->arm_lpae_s2_cfg.vttbr = virt_to_phys(data->pgd);
 979         return &data->iop;
 980
 981 out_free_data:
 982         kfree(data);
 983         return NULL;
 984 }
 985
 986 static struct io_pgtable *
 987 arm_32_lpae_alloc_pgtable_s1(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
 988 {
 989         if (cfg->ias > 32 || cfg->oas > 40)
 990                 return NULL;
 991
 992         cfg->pgsize_bitmap &= (SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G);
 993         return arm_64_lpae_alloc_pgtable_s1(cfg, cookie);
 994 }
 995
 996 static struct io_pgtable *
 997 arm_32_lpae_alloc_pgtable_s2(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
 998 {
 999         if (cfg->ias > 40 || cfg->oas > 40)
1000                 return NULL;
1001
1002         cfg->pgsize_bitmap &= (SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G);
1003         return arm_64_lpae_alloc_pgtable_s2(cfg, cookie);
1004 }
1005
1006 static struct io_pgtable *
1007 arm_mali_lpae_alloc_pgtable(struct io_pgtable_cfg *cfg, void *cookie)
1008 {
1009         struct arm_lpae_io_pgtable *data;
1010
1011         /* No quirks for Mali (hopefully) */
1012         if (cfg->quirks)
1013                 return NULL;
1014
1015         if (cfg->ias > 48 || cfg->oas > 40)
1016                 return NULL;
1017
1018         cfg->pgsize_bitmap &= (SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G);
1019
1020         data = arm_lpae_alloc_pgtable(cfg);
1021         if (!data)
1022                 return NULL;
1023
1024         /* Mali seems to need a full 4-level table regardless of IAS */
1025         if (data->start_level > 0) {
1026                 data->start_level = 0;
1027                 data->pgd_bits = 0;
1028         }
1029         /*
1030          * MEMATTR: Mali has no actual notion of a non-cacheable type, so the
1031          * best we can do is mimic the out-of-tree driver and hope that the
1032          * "implementation-defined caching policy" is good enough. Similarly,
1033          * we'll use it for the sake of a valid attribute for our 'device'
1034          * index, although callers should never request that in practice.
1035          */
1036         cfg->arm_mali_lpae_cfg.memattr =
1037                 (ARM_MALI_LPAE_MEMATTR_IMP_DEF
1038                  << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_NC)) |
1039                 (ARM_MALI_LPAE_MEMATTR_WRITE_ALLOC
1040                  << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_CACHE)) |
1041                 (ARM_MALI_LPAE_MEMATTR_IMP_DEF
1042                  << ARM_LPAE_MAIR_ATTR_SHIFT(ARM_LPAE_MAIR_ATTR_IDX_DEV));
1043
1044         data->pgd = __arm_lpae_alloc_pages(ARM_LPAE_PGD_SIZE(data), GFP_KERNEL,
1045                                            cfg);
1046         if (!data->pgd)
1047                 goto out_free_data;
1048
1049         /* Ensure the empty pgd is visible before TRANSTAB can be written */
1050         wmb();
1051
1052         cfg->arm_mali_lpae_cfg.transtab = virt_to_phys(data->pgd) |
1053                                           ARM_MALI_LPAE_TTBR_READ_INNER |
1054                                           ARM_MALI_LPAE_TTBR_ADRMODE_TABLE;
1055         return &data->iop;
1056
1057 out_free_data:
1058         kfree(data);
1059         return NULL;
1060 }
1061
1062 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_64_lpae_s1_init_fns = {
1063         .alloc  = arm_64_lpae_alloc_pgtable_s1,
1064         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1065 };
1066
1067 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_64_lpae_s2_init_fns = {
1068         .alloc  = arm_64_lpae_alloc_pgtable_s2,
1069         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1070 };
1071
1072 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_32_lpae_s1_init_fns = {
1073         .alloc  = arm_32_lpae_alloc_pgtable_s1,
1074         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1075 };
1076
1077 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_32_lpae_s2_init_fns = {
1078         .alloc  = arm_32_lpae_alloc_pgtable_s2,
1079         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1080 };
1081
1082 struct io_pgtable_init_fns io_pgtable_arm_mali_lpae_init_fns = {
1083         .alloc  = arm_mali_lpae_alloc_pgtable,
1084         .free   = arm_lpae_free_pgtable,
1085 };
1086
1087 #ifdef CONFIG_IOMMU_IO_PGTABLE_LPAE_SELFTEST
1088
1089 static struct io_pgtable_cfg *cfg_cookie __initdata;
1090
1091 static void __init dummy_tlb_flush_all(void *cookie)
1092 {
1093         WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
1094 }
1095
1096 static void __init dummy_tlb_flush(unsigned long iova, size_t size,
1097                                    size_t granule, void *cookie)
1098 {
1099         WARN_ON(cookie != cfg_cookie);
1100         WARN_ON(!(size & cfg_cookie->pgsize_bitmap));
1101 }
1102
1103 static void __init dummy_tlb_add_page(struct iommu_iotlb_gather *gather,
1104                                       unsigned long iova, size_t granule,
1105                                       void *cookie)
1106 {
1107         dummy_tlb_flush(iova, granule, granule, cookie);
1108 }
1109
1110 static const struct iommu_flush_ops dummy_tlb_ops __initconst = {
1111         .tlb_flush_all  = dummy_tlb_flush_all,
1112         .tlb_flush_walk = dummy_tlb_flush,
1113         .tlb_flush_leaf = dummy_tlb_flush,
1114         .tlb_add_page   = dummy_tlb_add_page,
1115 };
1116
1117 static void __init arm_lpae_dump_ops(struct io_pgtable_ops *ops)
1118 {
1119         struct arm_lpae_io_pgtable *data = io_pgtable_ops_to_data(ops);
1120         struct io_pgtable_cfg *cfg = &data->iop.cfg;
1121
1122         pr_err("cfg: pgsize_bitmap 0x%lx, ias %u-bit\n",
1123                 cfg->pgsize_bitmap, cfg->ias);
1124         pr_err("data: %d levels, 0x%zx pgd_size, %u pg_shift, %u bits_per_level, pgd @ %p\n",
1125                 ARM_LPAE_MAX_LEVELS - data->start_level, ARM_LPAE_PGD_SIZE(data),
1126                 ilog2(ARM_LPAE_GRANULE(data)), data->bits_per_level, data->pgd);
1127 }
1128
1129 #define __FAIL(ops, i)  ({                                              \
1130                 WARN(1, "selftest: test failed for fmt idx %d\n", (i)); \
1131                 arm_lpae_dump_ops(ops);                                 \
1132                 selftest_running = false;                               \
1133                 -EFAULT;                                                \
1134 })
1135
1136 static int __init arm_lpae_run_tests(struct io_pgtable_cfg *cfg)
1137 {
1138         static const enum io_pgtable_fmt fmts[] __initconst = {
1139                 ARM_64_LPAE_S1,
1140                 ARM_64_LPAE_S2,
1141         };
1142
1143         int i, j;
1144         unsigned long iova;
1145         size_t size;
1146         struct io_pgtable_ops *ops;
1147
1148         selftest_running = true;
1149
1150         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(fmts); ++i) {
1151                 cfg_cookie = cfg;
1152                 ops = alloc_io_pgtable_ops(fmts[i], cfg, cfg);
1153                 if (!ops) {
1154                         pr_err("selftest: failed to allocate io pgtable ops\n");
1155                         return -ENOMEM;
1156                 }
1157
1158                 /*
1159                  * Initial sanity checks.
1160                  * Empty page tables shouldn't provide any translations.
1161                  */
1162                 if (ops->iova_to_phys(ops, 42))
1163                         return __FAIL(ops, i);
1164
1165                 if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_1G + 42))
1166                         return __FAIL(ops, i);
1167
1168                 if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_2G + 42))
1169                         return __FAIL(ops, i);
1170
1171                 /*
1172                  * Distinct mappings of different granule sizes.
1173                  */
1174                 iova = 0;
1175                 for_each_set_bit(j, &cfg->pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG) {
1176                         size = 1UL << j;
1177
1178                         if (ops->map(ops, iova, iova, size, IOMMU_READ |
1179                                                             IOMMU_WRITE |
1180                                                             IOMMU_NOEXEC |
1181                                                             IOMMU_CACHE))
1182                                 return __FAIL(ops, i);
1183
1184                         /* Overlapping mappings */
1185                         if (!ops->map(ops, iova, iova + size, size,
1186                                       IOMMU_READ | IOMMU_NOEXEC))
1187                                 return __FAIL(ops, i);
1188
1189                         if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42) != (iova + 42))
1190                                 return __FAIL(ops, i);
1191
1192                         iova += SZ_1G;
1193                 }
1194
1195                 /* Partial unmap */
1196                 size = 1UL << __ffs(cfg->pgsize_bitmap);
1197                 if (ops->unmap(ops, SZ_1G + size, size, NULL) != size)
1198                         return __FAIL(ops, i);
1199
1200                 /* Remap of partial unmap */
1201                 if (ops->map(ops, SZ_1G + size, size, size, IOMMU_READ))
1202                         return __FAIL(ops, i);
1203
1204                 if (ops->iova_to_phys(ops, SZ_1G + size + 42) != (size + 42))
1205                         return __FAIL(ops, i);
1206
1207                 /* Full unmap */
1208                 iova = 0;
1209                 for_each_set_bit(j, &cfg->pgsize_bitmap, BITS_PER_LONG) {
1210                         size = 1UL << j;
1211
1212                         if (ops->unmap(ops, iova, size, NULL) != size)
1213                                 return __FAIL(ops, i);
1214
1215                         if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42))
1216                                 return __FAIL(ops, i);
1217
1218                         /* Remap full block */
1219                         if (ops->map(ops, iova, iova, size, IOMMU_WRITE))
1220                                 return __FAIL(ops, i);
1221
1222                         if (ops->iova_to_phys(ops, iova + 42) != (iova + 42))
1223                                 return __FAIL(ops, i);
1224
1225                         iova += SZ_1G;
1226                 }
1227
1228                 free_io_pgtable_ops(ops);
1229         }
1230
1231         selftest_running = false;
1232         return 0;
1233 }
1234
1235 static int __init arm_lpae_do_selftests(void)
1236 {
1237         static const unsigned long pgsize[] __initconst = {
1238                 SZ_4K | SZ_2M | SZ_1G,
1239                 SZ_16K | SZ_32M,
1240                 SZ_64K | SZ_512M,
1241         };
1242
1243         static const unsigned int ias[] __initconst = {
1244                 32, 36, 40, 42, 44, 48,
1245         };
1246
1247         int i, j, pass = 0, fail = 0;
1248         struct io_pgtable_cfg cfg = {
1249                 .tlb = &dummy_tlb_ops,
1250                 .oas = 48,
1251                 .coherent_walk = true,
1252         };
1253
1254         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pgsize); ++i) {
1255                 for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(ias); ++j) {
1256                         cfg.pgsize_bitmap = pgsize[i];
1257                         cfg.ias = ias[j];
1258                         pr_info("selftest: pgsize_bitmap 0x%08lx, IAS %u\n",
1259                                 pgsize[i], ias[j]);
1260                         if (arm_lpae_run_tests(&cfg))
1261                                 fail++;
1262                         else
1263                                 pass++;
1264                 }
1265         }
1266
1267         pr_info("selftest: completed with %d PASS %d FAIL\n", pass, fail);
1268         return fail ? -EFAULT : 0;
1269 }
1270 subsys_initcall(arm_lpae_do_selftests);
1271 #endif