lib/swiotlb.c

   1 /*
   2  * Dynamic DMA mapping support.
   3  *
   4  * This implementation is a fallback for platforms that do not support
   5  * I/O TLBs (aka DMA address translation hardware).
   6  * Copyright (C) 2000 Asit Mallick <Asit.K.Mallick@intel.com>
   7  * Copyright (C) 2000 Goutham Rao <goutham.rao@intel.com>
   8  * Copyright (C) 2000, 2003 Hewlett-Packard Co
   9  *      David Mosberger-Tang <davidm@hpl.hp.com>
  10  *
  11  * 03/05/07 davidm      Switch from PCI-DMA to generic device DMA API.
  12  * 00/12/13 davidm      Rename to swiotlb.c and add mark_clean() to avoid
  13  *                      unnecessary i-cache flushing.
  14  * 04/07/.. ak          Better overflow handling. Assorted fixes.
  15  * 05/09/10 linville    Add support for syncing ranges, support syncing for
  16  *                      DMA_BIDIRECTIONAL mappings, miscellaneous cleanup.
  17  * 08/12/11 beckyb      Add highmem support
  18  */
  19
  20 #include <linux/cache.h>
  21 #include <linux/dma-mapping.h>
  22 #include <linux/mm.h>
  23 #include <linux/module.h>
  24 #include <linux/spinlock.h>
  25 #include <linux/string.h>
  26 #include <linux/swiotlb.h>
  27 #include <linux/pfn.h>
  28 #include <linux/types.h>
  29 #include <linux/ctype.h>
  30 #include <linux/highmem.h>
  31 #include <linux/gfp.h>
  32
  33 #include <asm/io.h>
  34 #include <asm/dma.h>
  35 #include <asm/scatterlist.h>
  36
  37 #include <linux/init.h>
  38 #include <linux/bootmem.h>
  39 #include <linux/iommu-helper.h>
  40
  41 #define OFFSET(val,align) ((unsigned long)      \
  42                            ( (val) & ( (align) - 1)))
  43
  44 #define SLABS_PER_PAGE (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT))
  45
  46 /*
  47  * Minimum IO TLB size to bother booting with.  Systems with mainly
  48  * 64bit capable cards will only lightly use the swiotlb.  If we can't
  49  * allocate a contiguous 1MB, we're probably in trouble anyway.
  50  */
  51 #define IO_TLB_MIN_SLABS ((1<<20) >> IO_TLB_SHIFT)
  52
  53 /*
  54  * Enumeration for sync targets
  55  */
  56 enum dma_sync_target {
  57         SYNC_FOR_CPU = 0,
  58         SYNC_FOR_DEVICE = 1,
  59 };
  60
  61 int swiotlb_force;
  62
  63 /*
  64  * Used to do a quick range check in unmap_single and
  65  * sync_single_*, to see if the memory was in fact allocated by this
  66  * API.
  67  */
  68 static char *io_tlb_start, *io_tlb_end;
  69
  70 /*
  71  * The number of IO TLB blocks (in groups of 64) betweeen io_tlb_start and
  72  * io_tlb_end.  This is command line adjustable via setup_io_tlb_npages.
  73  */
  74 static unsigned long io_tlb_nslabs;
  75
  76 /*
  77  * When the IOMMU overflows we return a fallback buffer. This sets the size.
  78  */
  79 static unsigned long io_tlb_overflow = 32*1024;
  80
  81 void *io_tlb_overflow_buffer;
  82
  83 /*
  84  * This is a free list describing the number of free entries available from
  85  * each index
  86  */
  87 static unsigned int *io_tlb_list;
  88 static unsigned int io_tlb_index;
  89
  90 /*
  91  * We need to save away the original address corresponding to a mapped entry
  92  * for the sync operations.
  93  */
  94 static phys_addr_t *io_tlb_orig_addr;
  95
  96 /*
  97  * Protect the above data structures in the map and unmap calls
  98  */
  99 static DEFINE_SPINLOCK(io_tlb_lock);
 100
 101 static int late_alloc;
 102
 103 static int __init
 104 setup_io_tlb_npages(char *str)
 105 {
 106         if (isdigit(*str)) {
 107                 io_tlb_nslabs = simple_strtoul(str, &str, 0);
 108                 /* avoid tail segment of size < IO_TLB_SEGSIZE */
 109                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 110         }
 111         if (*str == ',')
 112                 ++str;
 113         if (!strcmp(str, "force"))
 114                 swiotlb_force = 1;
 115
 116         return 1;
 117 }
 118 __setup("swiotlb=", setup_io_tlb_npages);
 119 /* make io_tlb_overflow tunable too? */
 120
 121 /* Note that this doesn't work with highmem page */
 122 static dma_addr_t swiotlb_virt_to_bus(struct device *hwdev,
 123                                       volatile void *address)
 124 {
 125         return phys_to_dma(hwdev, virt_to_phys(address));
 126 }
 127
 128 void swiotlb_print_info(void)
 129 {
 130         unsigned long bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 131         phys_addr_t pstart, pend;
 132
 133         pstart = virt_to_phys(io_tlb_start);
 134         pend = virt_to_phys(io_tlb_end);
 135
 136         printk(KERN_INFO "Placing %luMB software IO TLB between %p - %p\n",
 137                bytes >> 20, io_tlb_start, io_tlb_end);
 138         printk(KERN_INFO "software IO TLB at phys %#llx - %#llx\n",
 139                (unsigned long long)pstart,
 140                (unsigned long long)pend);
 141 }
 142
 143 /*
 144  * Statically reserve bounce buffer space and initialize bounce buffer data
 145  * structures for the software IO TLB used to implement the DMA API.
 146  */
 147 void __init
 148 swiotlb_init_with_default_size(size_t default_size, int verbose)
 149 {
 150         unsigned long i, bytes;
 151
 152         if (!io_tlb_nslabs) {
 153                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 154                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 155         }
 156
 157         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 158
 159         /*
 160          * Get IO TLB memory from the low pages
 161          */
 162         io_tlb_start = alloc_bootmem_low_pages(bytes);
 163         if (!io_tlb_start)
 164                 panic("Cannot allocate SWIOTLB buffer");
 165         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 166
 167         /*
 168          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 169          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 170          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 171          */
 172         io_tlb_list = alloc_bootmem(io_tlb_nslabs * sizeof(int));
 173         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++)
 174                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
 175         io_tlb_index = 0;
 176         io_tlb_orig_addr = alloc_bootmem(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t));
 177
 178         /*
 179          * Get the overflow emergency buffer
 180          */
 181         io_tlb_overflow_buffer = alloc_bootmem_low(io_tlb_overflow);
 182         if (!io_tlb_overflow_buffer)
 183                 panic("Cannot allocate SWIOTLB overflow buffer!\n");
 184         if (verbose)
 185                 swiotlb_print_info();
 186 }
 187
 188 void __init
 189 swiotlb_init(int verbose)
 190 {
 191         swiotlb_init_with_default_size(64 * (1<<20), verbose);  /* default to 64MB */
 192 }
 193
 194 /*
 195  * Systems with larger DMA zones (those that don't support ISA) can
 196  * initialize the swiotlb later using the slab allocator if needed.
 197  * This should be just like above, but with some error catching.
 198  */
 199 int
 200 swiotlb_late_init_with_default_size(size_t default_size)
 201 {
 202         unsigned long i, bytes, req_nslabs = io_tlb_nslabs;
 203         unsigned int order;
 204
 205         if (!io_tlb_nslabs) {
 206                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 207                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 208         }
 209
 210         /*
 211          * Get IO TLB memory from the low pages
 212          */
 213         order = get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 214         io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 215         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 216
 217         while ((SLABS_PER_PAGE << order) > IO_TLB_MIN_SLABS) {
 218                 io_tlb_start = (void *)__get_free_pages(GFP_DMA | __GFP_NOWARN,
 219                                                         order);
 220                 if (io_tlb_start)
 221                         break;
 222                 order--;
 223         }
 224
 225         if (!io_tlb_start)
 226                 goto cleanup1;
 227
 228         if (order != get_order(bytes)) {
 229                 printk(KERN_WARNING "Warning: only able to allocate %ld MB "
 230                        "for software IO TLB\n", (PAGE_SIZE << order) >> 20);
 231                 io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 232                 bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 233         }
 234         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 235         memset(io_tlb_start, 0, bytes);
 236
 237         /*
 238          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 239          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 240          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 241          */
 242         io_tlb_list = (unsigned int *)__get_free_pages(GFP_KERNEL,
 243                                       get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
 244         if (!io_tlb_list)
 245                 goto cleanup2;
 246
 247         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++)
 248                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
 249         io_tlb_index = 0;
 250
 251         io_tlb_orig_addr = (phys_addr_t *)
 252                 __get_free_pages(GFP_KERNEL,
 253                                  get_order(io_tlb_nslabs *
 254                                            sizeof(phys_addr_t)));
 255         if (!io_tlb_orig_addr)
 256                 goto cleanup3;
 257
 258         memset(io_tlb_orig_addr, 0, io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t));
 259
 260         /*
 261          * Get the overflow emergency buffer
 262          */
 263         io_tlb_overflow_buffer = (void *)__get_free_pages(GFP_DMA,
 264                                                   get_order(io_tlb_overflow));
 265         if (!io_tlb_overflow_buffer)
 266                 goto cleanup4;
 267
 268         swiotlb_print_info();
 269
 270         late_alloc = 1;
 271
 272         return 0;
 273
 274 cleanup4:
 275         free_pages((unsigned long)io_tlb_orig_addr,
 276                    get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
 277         io_tlb_orig_addr = NULL;
 278 cleanup3:
 279         free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
 280                                                          sizeof(int)));
 281         io_tlb_list = NULL;
 282 cleanup2:
 283         io_tlb_end = NULL;
 284         free_pages((unsigned long)io_tlb_start, order);
 285         io_tlb_start = NULL;
 286 cleanup1:
 287         io_tlb_nslabs = req_nslabs;
 288         return -ENOMEM;
 289 }
 290
 291 void __init swiotlb_free(void)
 292 {
 293         if (!io_tlb_overflow_buffer)
 294                 return;
 295
 296         if (late_alloc) {
 297                 free_pages((unsigned long)io_tlb_overflow_buffer,
 298                            get_order(io_tlb_overflow));
 299                 free_pages((unsigned long)io_tlb_orig_addr,
 300                            get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t)));
 301                 free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
 302                                                                  sizeof(int)));
 303                 free_pages((unsigned long)io_tlb_start,
 304                            get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT));
 305         } else {
 306                 free_bootmem_late(__pa(io_tlb_overflow_buffer),
 307                                   io_tlb_overflow);
 308                 free_bootmem_late(__pa(io_tlb_orig_addr),
 309                                   io_tlb_nslabs * sizeof(phys_addr_t));
 310                 free_bootmem_late(__pa(io_tlb_list),
 311                                   io_tlb_nslabs * sizeof(int));
 312                 free_bootmem_late(__pa(io_tlb_start),
 313                                   io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 314         }
 315 }
 316
 317 static int is_swiotlb_buffer(phys_addr_t paddr)
 318 {
 319         return paddr >= virt_to_phys(io_tlb_start) &&
 320                 paddr < virt_to_phys(io_tlb_end);
 321 }
 322
 323 /*
 324  * Bounce: copy the swiotlb buffer back to the original dma location
 325  */
 326 static void swiotlb_bounce(phys_addr_t phys, char *dma_addr, size_t size,
 327                            enum dma_data_direction dir)
 328 {
 329         unsigned long pfn = PFN_DOWN(phys);
 330
 331         if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn))) {
 332                 /* The buffer does not have a mapping.  Map it in and copy */
 333                 unsigned int offset = phys & ~PAGE_MASK;
 334                 char *buffer;
 335                 unsigned int sz = 0;
 336                 unsigned long flags;
 337
 338                 while (size) {
 339                         sz = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
 340
 341                         local_irq_save(flags);
 342                         buffer = kmap_atomic(pfn_to_page(pfn),
 343                                              KM_BOUNCE_READ);
 344                         if (dir == DMA_TO_DEVICE)
 345                                 memcpy(dma_addr, buffer + offset, sz);
 346                         else
 347                                 memcpy(buffer + offset, dma_addr, sz);
 348                         kunmap_atomic(buffer, KM_BOUNCE_READ);
 349                         local_irq_restore(flags);
 350
 351                         size -= sz;
 352                         pfn++;
 353                         dma_addr += sz;
 354                         offset = 0;
 355                 }
 356         } else {
 357                 if (dir == DMA_TO_DEVICE)
 358                         memcpy(dma_addr, phys_to_virt(phys), size);
 359                 else
 360                         memcpy(phys_to_virt(phys), dma_addr, size);
 361         }
 362 }
 363
 364 /*
 365  * Allocates bounce buffer and returns its kernel virtual address.
 366  */
 367 static void *
 368 map_single(struct device *hwdev, phys_addr_t phys, size_t size, int dir)
 369 {
 370         unsigned long flags;
 371         char *dma_addr;
 372         unsigned int nslots, stride, index, wrap;
 373         int i;
 374         unsigned long start_dma_addr;
 375         unsigned long mask;
 376         unsigned long offset_slots;
 377         unsigned long max_slots;
 378
 379         mask = dma_get_seg_boundary(hwdev);
 380         start_dma_addr = swiotlb_virt_to_bus(hwdev, io_tlb_start) & mask;
 381
 382         offset_slots = ALIGN(start_dma_addr, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 383
 384         /*
 385          * Carefully handle integer overflow which can occur when mask == ~0UL.
 386          */
 387         max_slots = mask + 1
 388                     ? ALIGN(mask + 1, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT
 389                     : 1UL << (BITS_PER_LONG - IO_TLB_SHIFT);
 390
 391         /*
 392          * For mappings greater than a page, we limit the stride (and
 393          * hence alignment) to a page size.
 394          */
 395         nslots = ALIGN(size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 396         if (size > PAGE_SIZE)
 397                 stride = (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT));
 398         else
 399                 stride = 1;
 400
 401         BUG_ON(!nslots);
 402
 403         /*
 404          * Find suitable number of IO TLB entries size that will fit this
 405          * request and allocate a buffer from that IO TLB pool.
 406          */
 407         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 408         index = ALIGN(io_tlb_index, stride);
 409         if (index >= io_tlb_nslabs)
 410                 index = 0;
 411         wrap = index;
 412
 413         do {
 414                 while (iommu_is_span_boundary(index, nslots, offset_slots,
 415                                               max_slots)) {
 416                         index += stride;
 417                         if (index >= io_tlb_nslabs)
 418                                 index = 0;
 419                         if (index == wrap)
 420                                 goto not_found;
 421                 }
 422
 423                 /*
 424                  * If we find a slot that indicates we have 'nslots' number of
 425                  * contiguous buffers, we allocate the buffers from that slot
 426                  * and mark the entries as '0' indicating unavailable.
 427                  */
 428                 if (io_tlb_list[index] >= nslots) {
 429                         int count = 0;
 430
 431                         for (i = index; i < (int) (index + nslots); i++)
 432                                 io_tlb_list[i] = 0;
 433                         for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE - 1) && io_tlb_list[i]; i--)
 434                                 io_tlb_list[i] = ++count;
 435                         dma_addr = io_tlb_start + (index << IO_TLB_SHIFT);
 436
 437                         /*
 438                          * Update the indices to avoid searching in the next
 439                          * round.
 440                          */
 441                         io_tlb_index = ((index + nslots) < io_tlb_nslabs
 442                                         ? (index + nslots) : 0);
 443
 444                         goto found;
 445                 }
 446                 index += stride;
 447                 if (index >= io_tlb_nslabs)
 448                         index = 0;
 449         } while (index != wrap);
 450
 451 not_found:
 452         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 453         return NULL;
 454 found:
 455         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 456
 457         /*
 458          * Save away the mapping from the original address to the DMA address.
 459          * This is needed when we sync the memory.  Then we sync the buffer if
 460          * needed.
 461          */
 462         for (i = 0; i < nslots; i++)
 463                 io_tlb_orig_addr[index+i] = phys + (i << IO_TLB_SHIFT);
 464         if (dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL)
 465                 swiotlb_bounce(phys, dma_addr, size, DMA_TO_DEVICE);
 466
 467         return dma_addr;
 468 }
 469
 470 /*
 471  * dma_addr is the kernel virtual address of the bounce buffer to unmap.
 472  */
 473 static void
 474 do_unmap_single(struct device *hwdev, char *dma_addr, size_t size, int dir)
 475 {
 476         unsigned long flags;
 477         int i, count, nslots = ALIGN(size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 478         int index = (dma_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 479         phys_addr_t phys = io_tlb_orig_addr[index];
 480
 481         /*
 482          * First, sync the memory before unmapping the entry
 483          */
 484         if (phys && ((dir == DMA_FROM_DEVICE) || (dir == DMA_BIDIRECTIONAL)))
 485                 swiotlb_bounce(phys, dma_addr, size, DMA_FROM_DEVICE);
 486
 487         /*
 488          * Return the buffer to the free list by setting the corresponding
 489          * entries to indicate the number of contiguous entries available.
 490          * While returning the entries to the free list, we merge the entries
 491          * with slots below and above the pool being returned.
 492          */
 493         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 494         {
 495                 count = ((index + nslots) < ALIGN(index + 1, IO_TLB_SEGSIZE) ?
 496                          io_tlb_list[index + nslots] : 0);
 497                 /*
 498                  * Step 1: return the slots to the free list, merging the
 499                  * slots with superceeding slots
 500                  */
 501                 for (i = index + nslots - 1; i >= index; i--)
 502                         io_tlb_list[i] = ++count;
 503                 /*
 504                  * Step 2: merge the returned slots with the preceding slots,
 505                  * if available (non zero)
 506                  */
 507                 for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE -1) && io_tlb_list[i]; i--)
 508                         io_tlb_list[i] = ++count;
 509         }
 510         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 511 }
 512
 513 static void
 514 sync_single(struct device *hwdev, char *dma_addr, size_t size,
 515             int dir, int target)
 516 {
 517         int index = (dma_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 518         phys_addr_t phys = io_tlb_orig_addr[index];
 519
 520         phys += ((unsigned long)dma_addr & ((1 << IO_TLB_SHIFT) - 1));
 521
 522         switch (target) {
 523         case SYNC_FOR_CPU:
 524                 if (likely(dir == DMA_FROM_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 525                         swiotlb_bounce(phys, dma_addr, size, DMA_FROM_DEVICE);
 526                 else
 527                         BUG_ON(dir != DMA_TO_DEVICE);
 528                 break;
 529         case SYNC_FOR_DEVICE:
 530                 if (likely(dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 531                         swiotlb_bounce(phys, dma_addr, size, DMA_TO_DEVICE);
 532                 else
 533                         BUG_ON(dir != DMA_FROM_DEVICE);
 534                 break;
 535         default:
 536                 BUG();
 537         }
 538 }
 539
 540 void *
 541 swiotlb_alloc_coherent(struct device *hwdev, size_t size,
 542                        dma_addr_t *dma_handle, gfp_t flags)
 543 {
 544         dma_addr_t dev_addr;
 545         void *ret;
 546         int order = get_order(size);
 547         u64 dma_mask = DMA_BIT_MASK(32);
 548
 549         if (hwdev && hwdev->coherent_dma_mask)
 550                 dma_mask = hwdev->coherent_dma_mask;
 551
 552         ret = (void *)__get_free_pages(flags, order);
 553         if (ret && swiotlb_virt_to_bus(hwdev, ret) + size - 1 > dma_mask) {
 554                 /*
 555                  * The allocated memory isn't reachable by the device.
 556                  */
 557                 free_pages((unsigned long) ret, order);
 558                 ret = NULL;
 559         }
 560         if (!ret) {
 561                 /*
 562                  * We are either out of memory or the device can't DMA
 563                  * to GFP_DMA memory; fall back on map_single(), which
 564                  * will grab memory from the lowest available address range.
 565                  */
 566                 ret = map_single(hwdev, 0, size, DMA_FROM_DEVICE);
 567                 if (!ret)
 568                         return NULL;
 569         }
 570
 571         memset(ret, 0, size);
 572         dev_addr = swiotlb_virt_to_bus(hwdev, ret);
 573
 574         /* Confirm address can be DMA'd by device */
 575         if (dev_addr + size - 1 > dma_mask) {
 576                 printk("hwdev DMA mask = 0x%016Lx, dev_addr = 0x%016Lx\n",
 577                        (unsigned long long)dma_mask,
 578                        (unsigned long long)dev_addr);
 579
 580                 /* DMA_TO_DEVICE to avoid memcpy in unmap_single */
 581                 do_unmap_single(hwdev, ret, size, DMA_TO_DEVICE);
 582                 return NULL;
 583         }
 584         *dma_handle = dev_addr;
 585         return ret;
 586 }
 587 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_alloc_coherent);
 588
 589 void
 590 swiotlb_free_coherent(struct device *hwdev, size_t size, void *vaddr,
 591                       dma_addr_t dev_addr)
 592 {
 593         phys_addr_t paddr = dma_to_phys(hwdev, dev_addr);
 594
 595         WARN_ON(irqs_disabled());
 596         if (!is_swiotlb_buffer(paddr))
 597                 free_pages((unsigned long)vaddr, get_order(size));
 598         else
 599                 /* DMA_TO_DEVICE to avoid memcpy in unmap_single */
 600                 do_unmap_single(hwdev, vaddr, size, DMA_TO_DEVICE);
 601 }
 602 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_free_coherent);
 603
 604 static void
 605 swiotlb_full(struct device *dev, size_t size, int dir, int do_panic)
 606 {
 607         /*
 608          * Ran out of IOMMU space for this operation. This is very bad.
 609          * Unfortunately the drivers cannot handle this operation properly.
 610          * unless they check for dma_mapping_error (most don't)
 611          * When the mapping is small enough return a static buffer to limit
 612          * the damage, or panic when the transfer is too big.
 613          */
 614         printk(KERN_ERR "DMA: Out of SW-IOMMU space for %zu bytes at "
 615                "device %s\n", size, dev ? dev_name(dev) : "?");
 616
 617         if (size <= io_tlb_overflow || !do_panic)
 618                 return;
 619
 620         if (dir == DMA_BIDIRECTIONAL)
 621                 panic("DMA: Random memory could be DMA accessed\n");
 622         if (dir == DMA_FROM_DEVICE)
 623                 panic("DMA: Random memory could be DMA written\n");
 624         if (dir == DMA_TO_DEVICE)
 625                 panic("DMA: Random memory could be DMA read\n");
 626 }
 627
 628 /*
 629  * Map a single buffer of the indicated size for DMA in streaming mode.  The
 630  * physical address to use is returned.
 631  *
 632  * Once the device is given the dma address, the device owns this memory until
 633  * either swiotlb_unmap_page or swiotlb_dma_sync_single is performed.
 634  */
 635 dma_addr_t swiotlb_map_page(struct device *dev, struct page *page,
 636                             unsigned long offset, size_t size,
 637                             enum dma_data_direction dir,
 638                             struct dma_attrs *attrs)
 639 {
 640         phys_addr_t phys = page_to_phys(page) + offset;
 641         dma_addr_t dev_addr = phys_to_dma(dev, phys);
 642         void *map;
 643
 644         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
 645         /*
 646          * If the address happens to be in the device's DMA window,
 647          * we can safely return the device addr and not worry about bounce
 648          * buffering it.
 649          */
 650         if (dma_capable(dev, dev_addr, size) && !swiotlb_force)
 651                 return dev_addr;
 652
 653         /*
 654          * Oh well, have to allocate and map a bounce buffer.
 655          */
 656         map = map_single(dev, phys, size, dir);
 657         if (!map) {
 658                 swiotlb_full(dev, size, dir, 1);
 659                 map = io_tlb_overflow_buffer;
 660         }
 661
 662         dev_addr = swiotlb_virt_to_bus(dev, map);
 663
 664         /*
 665          * Ensure that the address returned is DMA'ble
 666          */
 667         if (!dma_capable(dev, dev_addr, size))
 668                 panic("map_single: bounce buffer is not DMA'ble");
 669
 670         return dev_addr;
 671 }
 672 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_map_page);
 673
 674 /*
 675  * Unmap a single streaming mode DMA translation.  The dma_addr and size must
 676  * match what was provided for in a previous swiotlb_map_page call.  All
 677  * other usages are undefined.
 678  *
 679  * After this call, reads by the cpu to the buffer are guaranteed to see
 680  * whatever the device wrote there.
 681  */
 682 static void unmap_single(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 683                          size_t size, int dir)
 684 {
 685         phys_addr_t paddr = dma_to_phys(hwdev, dev_addr);
 686
 687         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
 688
 689         if (is_swiotlb_buffer(paddr)) {
 690                 do_unmap_single(hwdev, phys_to_virt(paddr), size, dir);
 691                 return;
 692         }
 693
 694         if (dir != DMA_FROM_DEVICE)
 695                 return;
 696
 697         /*
 698          * phys_to_virt doesn't work with hihgmem page but we could
 699          * call dma_mark_clean() with hihgmem page here. However, we
 700          * are fine since dma_mark_clean() is null on POWERPC. We can
 701          * make dma_mark_clean() take a physical address if necessary.
 702          */
 703         dma_mark_clean(phys_to_virt(paddr), size);
 704 }
 705
 706 void swiotlb_unmap_page(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 707                         size_t size, enum dma_data_direction dir,
 708                         struct dma_attrs *attrs)
 709 {
 710         unmap_single(hwdev, dev_addr, size, dir);
 711 }
 712 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_unmap_page);
 713
 714 /*
 715  * Make physical memory consistent for a single streaming mode DMA translation
 716  * after a transfer.
 717  *
 718  * If you perform a swiotlb_map_page() but wish to interrogate the buffer
 719  * using the cpu, yet do not wish to teardown the dma mapping, you must
 720  * call this function before doing so.  At the next point you give the dma
 721  * address back to the card, you must first perform a
 722  * swiotlb_dma_sync_for_device, and then the device again owns the buffer
 723  */
 724 static void
 725 swiotlb_sync_single(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 726                     size_t size, int dir, int target)
 727 {
 728         phys_addr_t paddr = dma_to_phys(hwdev, dev_addr);
 729
 730         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
 731
 732         if (is_swiotlb_buffer(paddr)) {
 733                 sync_single(hwdev, phys_to_virt(paddr), size, dir, target);
 734                 return;
 735         }
 736
 737         if (dir != DMA_FROM_DEVICE)
 738                 return;
 739
 740         dma_mark_clean(phys_to_virt(paddr), size);
 741 }
 742
 743 void
 744 swiotlb_sync_single_for_cpu(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 745                             size_t size, enum dma_data_direction dir)
 746 {
 747         swiotlb_sync_single(hwdev, dev_addr, size, dir, SYNC_FOR_CPU);
 748 }
 749 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_sync_single_for_cpu);
 750
 751 void
 752 swiotlb_sync_single_for_device(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 753                                size_t size, enum dma_data_direction dir)
 754 {
 755         swiotlb_sync_single(hwdev, dev_addr, size, dir, SYNC_FOR_DEVICE);
 756 }
 757 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_sync_single_for_device);
 758
 759 /*
 760  * Same as above, but for a sub-range of the mapping.
 761  */
 762 static void
 763 swiotlb_sync_single_range(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 764                           unsigned long offset, size_t size,
 765                           int dir, int target)
 766 {
 767         swiotlb_sync_single(hwdev, dev_addr + offset, size, dir, target);
 768 }
 769
 770 void
 771 swiotlb_sync_single_range_for_cpu(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 772                                   unsigned long offset, size_t size,
 773                                   enum dma_data_direction dir)
 774 {
 775         swiotlb_sync_single_range(hwdev, dev_addr, offset, size, dir,
 776                                   SYNC_FOR_CPU);
 777 }
 778 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_sync_single_range_for_cpu);
 779
 780 void
 781 swiotlb_sync_single_range_for_device(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 782                                      unsigned long offset, size_t size,
 783                                      enum dma_data_direction dir)
 784 {
 785         swiotlb_sync_single_range(hwdev, dev_addr, offset, size, dir,
 786                                   SYNC_FOR_DEVICE);
 787 }
 788 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_sync_single_range_for_device);
 789
 790 /*
 791  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
 792  * This is the scatter-gather version of the above swiotlb_map_page
 793  * interface.  Here the scatter gather list elements are each tagged with the
 794  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
 795  * sg_dma_{address,length}(SG).
 796  *
 797  * NOTE: An implementation may be able to use a smaller number of
 798  *       DMA address/length pairs than there are SG table elements.
 799  *       (for example via virtual mapping capabilities)
 800  *       The routine returns the number of addr/length pairs actually
 801  *       used, at most nents.
 802  *
 803  * Device ownership issues as mentioned above for swiotlb_map_page are the
 804  * same here.
 805  */
 806 int
 807 swiotlb_map_sg_attrs(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl, int nelems,
 808                      enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 809 {
 810         struct scatterlist *sg;
 811         int i;
 812
 813         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
 814
 815         for_each_sg(sgl, sg, nelems, i) {
 816                 phys_addr_t paddr = sg_phys(sg);
 817                 dma_addr_t dev_addr = phys_to_dma(hwdev, paddr);
 818
 819                 if (swiotlb_force ||
 820                     !dma_capable(hwdev, dev_addr, sg->length)) {
 821                         void *map = map_single(hwdev, sg_phys(sg),
 822                                                sg->length, dir);
 823                         if (!map) {
 824                                 /* Don't panic here, we expect map_sg users
 825                                    to do proper error handling. */
 826                                 swiotlb_full(hwdev, sg->length, dir, 0);
 827                                 swiotlb_unmap_sg_attrs(hwdev, sgl, i, dir,
 828                                                        attrs);
 829                                 sgl[0].dma_length = 0;
 830                                 return 0;
 831                         }
 832                         sg->dma_address = swiotlb_virt_to_bus(hwdev, map);
 833                 } else
 834                         sg->dma_address = dev_addr;
 835                 sg->dma_length = sg->length;
 836         }
 837         return nelems;
 838 }
 839 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_map_sg_attrs);
 840
 841 int
 842 swiotlb_map_sg(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl, int nelems,
 843                int dir)
 844 {
 845         return swiotlb_map_sg_attrs(hwdev, sgl, nelems, dir, NULL);
 846 }
 847 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_map_sg);
 848
 849 /*
 850  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, cpu read rules
 851  * concerning calls here are the same as for swiotlb_unmap_page() above.
 852  */
 853 void
 854 swiotlb_unmap_sg_attrs(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl,
 855                        int nelems, enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 856 {
 857         struct scatterlist *sg;
 858         int i;
 859
 860         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
 861
 862         for_each_sg(sgl, sg, nelems, i)
 863                 unmap_single(hwdev, sg->dma_address, sg->dma_length, dir);
 864
 865 }
 866 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_unmap_sg_attrs);
 867
 868 void
 869 swiotlb_unmap_sg(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl, int nelems,
 870                  int dir)
 871 {
 872         return swiotlb_unmap_sg_attrs(hwdev, sgl, nelems, dir, NULL);
 873 }
 874 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_unmap_sg);
 875
 876 /*
 877  * Make physical memory consistent for a set of streaming mode DMA translations
 878  * after a transfer.
 879  *
 880  * The same as swiotlb_sync_single_* but for a scatter-gather list, same rules
 881  * and usage.
 882  */
 883 static void
 884 swiotlb_sync_sg(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl,
 885                 int nelems, int dir, int target)
 886 {
 887         struct scatterlist *sg;
 888         int i;
 889
 890         for_each_sg(sgl, sg, nelems, i)
 891                 swiotlb_sync_single(hwdev, sg->dma_address,
 892                                     sg->dma_length, dir, target);
 893 }
 894
 895 void
 896 swiotlb_sync_sg_for_cpu(struct device *hwdev, struct scatterlist *sg,
 897                         int nelems, enum dma_data_direction dir)
 898 {
 899         swiotlb_sync_sg(hwdev, sg, nelems, dir, SYNC_FOR_CPU);
 900 }
 901 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_sync_sg_for_cpu);
 902
 903 void
 904 swiotlb_sync_sg_for_device(struct device *hwdev, struct scatterlist *sg,
 905                            int nelems, enum dma_data_direction dir)
 906 {
 907         swiotlb_sync_sg(hwdev, sg, nelems, dir, SYNC_FOR_DEVICE);
 908 }
 909 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_sync_sg_for_device);
 910
 911 int
 912 swiotlb_dma_mapping_error(struct device *hwdev, dma_addr_t dma_addr)
 913 {
 914         return (dma_addr == swiotlb_virt_to_bus(hwdev, io_tlb_overflow_buffer));
 915 }
 916 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_dma_mapping_error);
 917
 918 /*
 919  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
 920  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
 921  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask to
 922  * this function.
 923  */
 924 int
 925 swiotlb_dma_supported(struct device *hwdev, u64 mask)
 926 {
 927         return swiotlb_virt_to_bus(hwdev, io_tlb_end - 1) <= mask;
 928 }
 929 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_dma_supported);