Merge tag 'for-next-dma_ops' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/dledfor...
[linux] / arch / arm / mm / dma-mapping.c
1 /*
2  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
3  *
4  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation.
9  *
10  *  DMA uncached mapping support.
11  */
12 #include <linux/bootmem.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/genalloc.h>
16 #include <linux/gfp.h>
17 #include <linux/errno.h>
18 #include <linux/list.h>
19 #include <linux/init.h>
20 #include <linux/device.h>
21 #include <linux/dma-mapping.h>
22 #include <linux/dma-contiguous.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/slab.h>
26 #include <linux/iommu.h>
27 #include <linux/io.h>
28 #include <linux/vmalloc.h>
29 #include <linux/sizes.h>
30 #include <linux/cma.h>
31
32 #include <asm/memory.h>
33 #include <asm/highmem.h>
34 #include <asm/cacheflush.h>
35 #include <asm/tlbflush.h>
36 #include <asm/mach/arch.h>
37 #include <asm/dma-iommu.h>
38 #include <asm/mach/map.h>
39 #include <asm/system_info.h>
40 #include <asm/dma-contiguous.h>
41
42 #include "dma.h"
43 #include "mm.h"
44
45 struct arm_dma_alloc_args {
46         struct device *dev;
47         size_t size;
48         gfp_t gfp;
49         pgprot_t prot;
50         const void *caller;
51         bool want_vaddr;
52         int coherent_flag;
53 };
54
55 struct arm_dma_free_args {
56         struct device *dev;
57         size_t size;
58         void *cpu_addr;
59         struct page *page;
60         bool want_vaddr;
61 };
62
63 #define NORMAL      0
64 #define COHERENT    1
65
66 struct arm_dma_allocator {
67         void *(*alloc)(struct arm_dma_alloc_args *args,
68                        struct page **ret_page);
69         void (*free)(struct arm_dma_free_args *args);
70 };
71
72 struct arm_dma_buffer {
73         struct list_head list;
74         void *virt;
75         struct arm_dma_allocator *allocator;
76 };
77
78 static LIST_HEAD(arm_dma_bufs);
79 static DEFINE_SPINLOCK(arm_dma_bufs_lock);
80
81 static struct arm_dma_buffer *arm_dma_buffer_find(void *virt)
82 {
83         struct arm_dma_buffer *buf, *found = NULL;
84         unsigned long flags;
85
86         spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
87         list_for_each_entry(buf, &arm_dma_bufs, list) {
88                 if (buf->virt == virt) {
89                         list_del(&buf->list);
90                         found = buf;
91                         break;
92                 }
93         }
94         spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
95         return found;
96 }
97
98 /*
99  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
100  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
101  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
102  * represent the transitions between these two ownership states.
103  *
104  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
105  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
106  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
107  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
108  *
109  */
110 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
111                 size_t, enum dma_data_direction);
112 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
113                 size_t, enum dma_data_direction);
114
115 /**
116  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
117  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
118  * @page: page that buffer resides in
119  * @offset: offset into page for start of buffer
120  * @size: size of buffer to map
121  * @dir: DMA transfer direction
122  *
123  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
124  * or written back.
125  *
126  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
127  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
128  */
129 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
130              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
131              unsigned long attrs)
132 {
133         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
134                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
135         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
136 }
137
138 static dma_addr_t arm_coherent_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
139              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
140              unsigned long attrs)
141 {
142         return pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page)) + offset;
143 }
144
145 /**
146  * arm_dma_unmap_page - unmap a buffer previously mapped through dma_map_page()
147  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
148  * @handle: DMA address of buffer
149  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
150  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
151  *
152  * Unmap a page streaming mode DMA translation.  The handle and size
153  * must match what was provided in the previous dma_map_page() call.
154  * All other usages are undefined.
155  *
156  * After this call, reads by the CPU to the buffer are guaranteed to see
157  * whatever the device wrote there.
158  */
159 static void arm_dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
160                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
161 {
162         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
163                 __dma_page_dev_to_cpu(pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle)),
164                                       handle & ~PAGE_MASK, size, dir);
165 }
166
167 static void arm_dma_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
168                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
169 {
170         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
171         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
172         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
173 }
174
175 static void arm_dma_sync_single_for_device(struct device *dev,
176                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
177 {
178         unsigned int offset = handle & (PAGE_SIZE - 1);
179         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle-offset));
180         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
181 }
182
183 const struct dma_map_ops arm_dma_ops = {
184         .alloc                  = arm_dma_alloc,
185         .free                   = arm_dma_free,
186         .mmap                   = arm_dma_mmap,
187         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
188         .map_page               = arm_dma_map_page,
189         .unmap_page             = arm_dma_unmap_page,
190         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
191         .unmap_sg               = arm_dma_unmap_sg,
192         .sync_single_for_cpu    = arm_dma_sync_single_for_cpu,
193         .sync_single_for_device = arm_dma_sync_single_for_device,
194         .sync_sg_for_cpu        = arm_dma_sync_sg_for_cpu,
195         .sync_sg_for_device     = arm_dma_sync_sg_for_device,
196 };
197 EXPORT_SYMBOL(arm_dma_ops);
198
199 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
200         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs);
201 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
202                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs);
203 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
204                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
205                  unsigned long attrs);
206
207 const struct dma_map_ops arm_coherent_dma_ops = {
208         .alloc                  = arm_coherent_dma_alloc,
209         .free                   = arm_coherent_dma_free,
210         .mmap                   = arm_coherent_dma_mmap,
211         .get_sgtable            = arm_dma_get_sgtable,
212         .map_page               = arm_coherent_dma_map_page,
213         .map_sg                 = arm_dma_map_sg,
214 };
215 EXPORT_SYMBOL(arm_coherent_dma_ops);
216
217 static int __dma_supported(struct device *dev, u64 mask, bool warn)
218 {
219         unsigned long max_dma_pfn;
220
221         /*
222          * If the mask allows for more memory than we can address,
223          * and we actually have that much memory, then we must
224          * indicate that DMA to this device is not supported.
225          */
226         if (sizeof(mask) != sizeof(dma_addr_t) &&
227             mask > (dma_addr_t)~0 &&
228             dma_to_pfn(dev, ~0) < max_pfn - 1) {
229                 if (warn) {
230                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx is larger than dma_addr_t allows\n",
231                                  mask);
232                         dev_warn(dev, "Driver did not use or check the return value from dma_set_coherent_mask()?\n");
233                 }
234                 return 0;
235         }
236
237         max_dma_pfn = min(max_pfn, arm_dma_pfn_limit);
238
239         /*
240          * Translate the device's DMA mask to a PFN limit.  This
241          * PFN number includes the page which we can DMA to.
242          */
243         if (dma_to_pfn(dev, mask) < max_dma_pfn) {
244                 if (warn)
245                         dev_warn(dev, "Coherent DMA mask %#llx (pfn %#lx-%#lx) covers a smaller range of system memory than the DMA zone pfn 0x0-%#lx\n",
246                                  mask,
247                                  dma_to_pfn(dev, 0), dma_to_pfn(dev, mask) + 1,
248                                  max_dma_pfn + 1);
249                 return 0;
250         }
251
252         return 1;
253 }
254
255 static u64 get_coherent_dma_mask(struct device *dev)
256 {
257         u64 mask = (u64)DMA_BIT_MASK(32);
258
259         if (dev) {
260                 mask = dev->coherent_dma_mask;
261
262                 /*
263                  * Sanity check the DMA mask - it must be non-zero, and
264                  * must be able to be satisfied by a DMA allocation.
265                  */
266                 if (mask == 0) {
267                         dev_warn(dev, "coherent DMA mask is unset\n");
268                         return 0;
269                 }
270
271                 if (!__dma_supported(dev, mask, true))
272                         return 0;
273         }
274
275         return mask;
276 }
277
278 static void __dma_clear_buffer(struct page *page, size_t size, int coherent_flag)
279 {
280         /*
281          * Ensure that the allocated pages are zeroed, and that any data
282          * lurking in the kernel direct-mapped region is invalidated.
283          */
284         if (PageHighMem(page)) {
285                 phys_addr_t base = __pfn_to_phys(page_to_pfn(page));
286                 phys_addr_t end = base + size;
287                 while (size > 0) {
288                         void *ptr = kmap_atomic(page);
289                         memset(ptr, 0, PAGE_SIZE);
290                         if (coherent_flag != COHERENT)
291                                 dmac_flush_range(ptr, ptr + PAGE_SIZE);
292                         kunmap_atomic(ptr);
293                         page++;
294                         size -= PAGE_SIZE;
295                 }
296                 if (coherent_flag != COHERENT)
297                         outer_flush_range(base, end);
298         } else {
299                 void *ptr = page_address(page);
300                 memset(ptr, 0, size);
301                 if (coherent_flag != COHERENT) {
302                         dmac_flush_range(ptr, ptr + size);
303                         outer_flush_range(__pa(ptr), __pa(ptr) + size);
304                 }
305         }
306 }
307
308 /*
309  * Allocate a DMA buffer for 'dev' of size 'size' using the
310  * specified gfp mask.  Note that 'size' must be page aligned.
311  */
312 static struct page *__dma_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
313                                        gfp_t gfp, int coherent_flag)
314 {
315         unsigned long order = get_order(size);
316         struct page *page, *p, *e;
317
318         page = alloc_pages(gfp, order);
319         if (!page)
320                 return NULL;
321
322         /*
323          * Now split the huge page and free the excess pages
324          */
325         split_page(page, order);
326         for (p = page + (size >> PAGE_SHIFT), e = page + (1 << order); p < e; p++)
327                 __free_page(p);
328
329         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
330
331         return page;
332 }
333
334 /*
335  * Free a DMA buffer.  'size' must be page aligned.
336  */
337 static void __dma_free_buffer(struct page *page, size_t size)
338 {
339         struct page *e = page + (size >> PAGE_SHIFT);
340
341         while (page < e) {
342                 __free_page(page);
343                 page++;
344         }
345 }
346
347 #ifdef CONFIG_MMU
348
349 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
350                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
351                                      const void *caller, bool want_vaddr,
352                                      int coherent_flag, gfp_t gfp);
353
354 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
355                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
356                                  const void *caller, bool want_vaddr);
357
358 static void *
359 __dma_alloc_remap(struct page *page, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
360         const void *caller)
361 {
362         /*
363          * DMA allocation can be mapped to user space, so lets
364          * set VM_USERMAP flags too.
365          */
366         return dma_common_contiguous_remap(page, size,
367                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP,
368                         prot, caller);
369 }
370
371 static void __dma_free_remap(void *cpu_addr, size_t size)
372 {
373         dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
374                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
375 }
376
377 #define DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE  SZ_256K
378 static struct gen_pool *atomic_pool;
379
380 static size_t atomic_pool_size = DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE;
381
382 static int __init early_coherent_pool(char *p)
383 {
384         atomic_pool_size = memparse(p, &p);
385         return 0;
386 }
387 early_param("coherent_pool", early_coherent_pool);
388
389 void __init init_dma_coherent_pool_size(unsigned long size)
390 {
391         /*
392          * Catch any attempt to set the pool size too late.
393          */
394         BUG_ON(atomic_pool);
395
396         /*
397          * Set architecture specific coherent pool size only if
398          * it has not been changed by kernel command line parameter.
399          */
400         if (atomic_pool_size == DEFAULT_DMA_COHERENT_POOL_SIZE)
401                 atomic_pool_size = size;
402 }
403
404 /*
405  * Initialise the coherent pool for atomic allocations.
406  */
407 static int __init atomic_pool_init(void)
408 {
409         pgprot_t prot = pgprot_dmacoherent(PAGE_KERNEL);
410         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | GFP_DMA;
411         struct page *page;
412         void *ptr;
413
414         atomic_pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, -1);
415         if (!atomic_pool)
416                 goto out;
417         /*
418          * The atomic pool is only used for non-coherent allocations
419          * so we must pass NORMAL for coherent_flag.
420          */
421         if (dev_get_cma_area(NULL))
422                 ptr = __alloc_from_contiguous(NULL, atomic_pool_size, prot,
423                                       &page, atomic_pool_init, true, NORMAL,
424                                       GFP_KERNEL);
425         else
426                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, atomic_pool_size, gfp, prot,
427                                            &page, atomic_pool_init, true);
428         if (ptr) {
429                 int ret;
430
431                 ret = gen_pool_add_virt(atomic_pool, (unsigned long)ptr,
432                                         page_to_phys(page),
433                                         atomic_pool_size, -1);
434                 if (ret)
435                         goto destroy_genpool;
436
437                 gen_pool_set_algo(atomic_pool,
438                                 gen_pool_first_fit_order_align,
439                                 (void *)PAGE_SHIFT);
440                 pr_info("DMA: preallocated %zu KiB pool for atomic coherent allocations\n",
441                        atomic_pool_size / 1024);
442                 return 0;
443         }
444
445 destroy_genpool:
446         gen_pool_destroy(atomic_pool);
447         atomic_pool = NULL;
448 out:
449         pr_err("DMA: failed to allocate %zu KiB pool for atomic coherent allocation\n",
450                atomic_pool_size / 1024);
451         return -ENOMEM;
452 }
453 /*
454  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
455  */
456 postcore_initcall(atomic_pool_init);
457
458 struct dma_contig_early_reserve {
459         phys_addr_t base;
460         unsigned long size;
461 };
462
463 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
464
465 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
466
467 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
468 {
469         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
470         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
471         dma_mmu_remap_num++;
472 }
473
474 void __init dma_contiguous_remap(void)
475 {
476         int i;
477         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
478                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
479                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
480                 struct map_desc map;
481                 unsigned long addr;
482
483                 if (end > arm_lowmem_limit)
484                         end = arm_lowmem_limit;
485                 if (start >= end)
486                         continue;
487
488                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
489                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
490                 map.length = end - start;
491                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
492
493                 /*
494                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
495                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
496                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
497                  *
498                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
499                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
500                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
501                  */
502                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
503                      addr += PMD_SIZE)
504                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
505
506                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
507                                        __phys_to_virt(end));
508
509                 iotable_init(&map, 1);
510         }
511 }
512
513 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
514                             void *data)
515 {
516         struct page *page = virt_to_page(addr);
517         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
518
519         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
520         return 0;
521 }
522
523 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
524 {
525         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
526         unsigned end = start + size;
527
528         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
529         flush_tlb_kernel_range(start, end);
530 }
531
532 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
533                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
534                                  const void *caller, bool want_vaddr)
535 {
536         struct page *page;
537         void *ptr = NULL;
538         /*
539          * __alloc_remap_buffer is only called when the device is
540          * non-coherent
541          */
542         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, NORMAL);
543         if (!page)
544                 return NULL;
545         if (!want_vaddr)
546                 goto out;
547
548         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
549         if (!ptr) {
550                 __dma_free_buffer(page, size);
551                 return NULL;
552         }
553
554  out:
555         *ret_page = page;
556         return ptr;
557 }
558
559 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
560 {
561         unsigned long val;
562         void *ptr = NULL;
563
564         if (!atomic_pool) {
565                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
566                 return NULL;
567         }
568
569         val = gen_pool_alloc(atomic_pool, size);
570         if (val) {
571                 phys_addr_t phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, val);
572
573                 *ret_page = phys_to_page(phys);
574                 ptr = (void *)val;
575         }
576
577         return ptr;
578 }
579
580 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
581 {
582         return addr_in_gen_pool(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
583 }
584
585 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
586 {
587         if (!__in_atomic_pool(start, size))
588                 return 0;
589
590         gen_pool_free(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
591
592         return 1;
593 }
594
595 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
596                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
597                                      const void *caller, bool want_vaddr,
598                                      int coherent_flag, gfp_t gfp)
599 {
600         unsigned long order = get_order(size);
601         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
602         struct page *page;
603         void *ptr = NULL;
604
605         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order, gfp);
606         if (!page)
607                 return NULL;
608
609         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
610
611         if (!want_vaddr)
612                 goto out;
613
614         if (PageHighMem(page)) {
615                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
616                 if (!ptr) {
617                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
618                         return NULL;
619                 }
620         } else {
621                 __dma_remap(page, size, prot);
622                 ptr = page_address(page);
623         }
624
625  out:
626         *ret_page = page;
627         return ptr;
628 }
629
630 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
631                                    void *cpu_addr, size_t size, bool want_vaddr)
632 {
633         if (want_vaddr) {
634                 if (PageHighMem(page))
635                         __dma_free_remap(cpu_addr, size);
636                 else
637                         __dma_remap(page, size, PAGE_KERNEL);
638         }
639         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
640 }
641
642 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(unsigned long attrs, pgprot_t prot)
643 {
644         prot = (attrs & DMA_ATTR_WRITE_COMBINE) ?
645                         pgprot_writecombine(prot) :
646                         pgprot_dmacoherent(prot);
647         return prot;
648 }
649
650 #define nommu() 0
651
652 #else   /* !CONFIG_MMU */
653
654 #define nommu() 1
655
656 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)                           __pgprot(0)
657 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c, wv)  NULL
658 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
659 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret, c, wv, coherent_flag, gfp)        NULL
660 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
661 #define __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size, wv)   do { } while (0)
662 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
663
664 #endif  /* CONFIG_MMU */
665
666 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
667                                    struct page **ret_page)
668 {
669         struct page *page;
670         /* __alloc_simple_buffer is only called when the device is coherent */
671         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, COHERENT);
672         if (!page)
673                 return NULL;
674
675         *ret_page = page;
676         return page_address(page);
677 }
678
679 static void *simple_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
680                                     struct page **ret_page)
681 {
682         return __alloc_simple_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
683                                      ret_page);
684 }
685
686 static void simple_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
687 {
688         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
689 }
690
691 static struct arm_dma_allocator simple_allocator = {
692         .alloc = simple_allocator_alloc,
693         .free = simple_allocator_free,
694 };
695
696 static void *cma_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
697                                  struct page **ret_page)
698 {
699         return __alloc_from_contiguous(args->dev, args->size, args->prot,
700                                        ret_page, args->caller,
701                                        args->want_vaddr, args->coherent_flag,
702                                        args->gfp);
703 }
704
705 static void cma_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
706 {
707         __free_from_contiguous(args->dev, args->page, args->cpu_addr,
708                                args->size, args->want_vaddr);
709 }
710
711 static struct arm_dma_allocator cma_allocator = {
712         .alloc = cma_allocator_alloc,
713         .free = cma_allocator_free,
714 };
715
716 static void *pool_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
717                                   struct page **ret_page)
718 {
719         return __alloc_from_pool(args->size, ret_page);
720 }
721
722 static void pool_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
723 {
724         __free_from_pool(args->cpu_addr, args->size);
725 }
726
727 static struct arm_dma_allocator pool_allocator = {
728         .alloc = pool_allocator_alloc,
729         .free = pool_allocator_free,
730 };
731
732 static void *remap_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
733                                    struct page **ret_page)
734 {
735         return __alloc_remap_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
736                                     args->prot, ret_page, args->caller,
737                                     args->want_vaddr);
738 }
739
740 static void remap_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
741 {
742         if (args->want_vaddr)
743                 __dma_free_remap(args->cpu_addr, args->size);
744
745         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
746 }
747
748 static struct arm_dma_allocator remap_allocator = {
749         .alloc = remap_allocator_alloc,
750         .free = remap_allocator_free,
751 };
752
753 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
754                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent,
755                          unsigned long attrs, const void *caller)
756 {
757         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
758         struct page *page = NULL;
759         void *addr;
760         bool allowblock, cma;
761         struct arm_dma_buffer *buf;
762         struct arm_dma_alloc_args args = {
763                 .dev = dev,
764                 .size = PAGE_ALIGN(size),
765                 .gfp = gfp,
766                 .prot = prot,
767                 .caller = caller,
768                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
769                 .coherent_flag = is_coherent ? COHERENT : NORMAL,
770         };
771
772 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
773         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
774         if (limit && size >= limit) {
775                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
776                         size, mask);
777                 return NULL;
778         }
779 #endif
780
781         if (!mask)
782                 return NULL;
783
784         buf = kzalloc(sizeof(*buf),
785                       gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_DMA32 | __GFP_HIGHMEM));
786         if (!buf)
787                 return NULL;
788
789         if (mask < 0xffffffffULL)
790                 gfp |= GFP_DMA;
791
792         /*
793          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
794          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
795          * handle them.  The real problem is that this flag probably
796          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
797          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
798          */
799         gfp &= ~(__GFP_COMP);
800         args.gfp = gfp;
801
802         *handle = DMA_ERROR_CODE;
803         allowblock = gfpflags_allow_blocking(gfp);
804         cma = allowblock ? dev_get_cma_area(dev) : false;
805
806         if (cma)
807                 buf->allocator = &cma_allocator;
808         else if (nommu() || is_coherent)
809                 buf->allocator = &simple_allocator;
810         else if (allowblock)
811                 buf->allocator = &remap_allocator;
812         else
813                 buf->allocator = &pool_allocator;
814
815         addr = buf->allocator->alloc(&args, &page);
816
817         if (page) {
818                 unsigned long flags;
819
820                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
821                 buf->virt = args.want_vaddr ? addr : page;
822
823                 spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
824                 list_add(&buf->list, &arm_dma_bufs);
825                 spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
826         } else {
827                 kfree(buf);
828         }
829
830         return args.want_vaddr ? addr : page;
831 }
832
833 /*
834  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
835  * virtual and bus address for that space.
836  */
837 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
838                     gfp_t gfp, unsigned long attrs)
839 {
840         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
841
842         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
843                            attrs, __builtin_return_address(0));
844 }
845
846 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
847         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
848 {
849         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, PAGE_KERNEL, true,
850                            attrs, __builtin_return_address(0));
851 }
852
853 static int __arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
854                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
855                  unsigned long attrs)
856 {
857         int ret = -ENXIO;
858 #ifdef CONFIG_MMU
859         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
860         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
861         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
862         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
863
864         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
865                 return ret;
866
867         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
868                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
869                                       pfn + off,
870                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
871                                       vma->vm_page_prot);
872         }
873 #endif  /* CONFIG_MMU */
874
875         return ret;
876 }
877
878 /*
879  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
880  */
881 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
882                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
883                  unsigned long attrs)
884 {
885         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
886 }
887
888 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
889                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
890                  unsigned long attrs)
891 {
892 #ifdef CONFIG_MMU
893         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
894 #endif  /* CONFIG_MMU */
895         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
896 }
897
898 /*
899  * Free a buffer as defined by the above mapping.
900  */
901 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
902                            dma_addr_t handle, unsigned long attrs,
903                            bool is_coherent)
904 {
905         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
906         struct arm_dma_buffer *buf;
907         struct arm_dma_free_args args = {
908                 .dev = dev,
909                 .size = PAGE_ALIGN(size),
910                 .cpu_addr = cpu_addr,
911                 .page = page,
912                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
913         };
914
915         buf = arm_dma_buffer_find(cpu_addr);
916         if (WARN(!buf, "Freeing invalid buffer %p\n", cpu_addr))
917                 return;
918
919         buf->allocator->free(&args);
920         kfree(buf);
921 }
922
923 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
924                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
925 {
926         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
927 }
928
929 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
930                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
931 {
932         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
933 }
934
935 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
936                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
937                  unsigned long attrs)
938 {
939         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
940         int ret;
941
942         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
943         if (unlikely(ret))
944                 return ret;
945
946         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
947         return 0;
948 }
949
950 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
951         size_t size, enum dma_data_direction dir,
952         void (*op)(const void *, size_t, int))
953 {
954         unsigned long pfn;
955         size_t left = size;
956
957         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
958         offset %= PAGE_SIZE;
959
960         /*
961          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
962          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
963          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
964          * optimized out.
965          */
966         do {
967                 size_t len = left;
968                 void *vaddr;
969
970                 page = pfn_to_page(pfn);
971
972                 if (PageHighMem(page)) {
973                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
974                                 len = PAGE_SIZE - offset;
975
976                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
977                                 vaddr = kmap_atomic(page);
978                                 op(vaddr + offset, len, dir);
979                                 kunmap_atomic(vaddr);
980                         } else {
981                                 vaddr = kmap_high_get(page);
982                                 if (vaddr) {
983                                         op(vaddr + offset, len, dir);
984                                         kunmap_high(page);
985                                 }
986                         }
987                 } else {
988                         vaddr = page_address(page) + offset;
989                         op(vaddr, len, dir);
990                 }
991                 offset = 0;
992                 pfn++;
993                 left -= len;
994         } while (left);
995 }
996
997 /*
998  * Make an area consistent for devices.
999  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
1000  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
1001  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
1002  */
1003 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
1004         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1005 {
1006         phys_addr_t paddr;
1007
1008         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
1009
1010         paddr = page_to_phys(page) + off;
1011         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
1012                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1013         } else {
1014                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
1015         }
1016         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
1017 }
1018
1019 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
1020         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1021 {
1022         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + off;
1023
1024         /* FIXME: non-speculating: not required */
1025         /* in any case, don't bother invalidating if DMA to device */
1026         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
1027                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1028
1029                 dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
1030         }
1031
1032         /*
1033          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
1034          */
1035         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
1036                 unsigned long pfn;
1037                 size_t left = size;
1038
1039                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
1040                 off %= PAGE_SIZE;
1041                 if (off) {
1042                         pfn++;
1043                         left -= PAGE_SIZE - off;
1044                 }
1045                 while (left >= PAGE_SIZE) {
1046                         page = pfn_to_page(pfn++);
1047                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
1048                         left -= PAGE_SIZE;
1049                 }
1050         }
1051 }
1052
1053 /**
1054  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1055  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1056  * @sg: list of buffers
1057  * @nents: number of buffers to map
1058  * @dir: DMA transfer direction
1059  *
1060  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1061  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
1062  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
1063  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
1064  * sg_dma_{address,length}.
1065  *
1066  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
1067  * here.
1068  */
1069 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1070                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1071 {
1072         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1073         struct scatterlist *s;
1074         int i, j;
1075
1076         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1077 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
1078                 s->dma_length = s->length;
1079 #endif
1080                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
1081                                                 s->length, dir, attrs);
1082                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
1083                         goto bad_mapping;
1084         }
1085         return nents;
1086
1087  bad_mapping:
1088         for_each_sg(sg, s, i, j)
1089                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1090         return 0;
1091 }
1092
1093 /**
1094  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1095  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1096  * @sg: list of buffers
1097  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1098  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1099  *
1100  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1101  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1102  */
1103 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1104                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1105 {
1106         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1107         struct scatterlist *s;
1108
1109         int i;
1110
1111         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1112                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1113 }
1114
1115 /**
1116  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
1117  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1118  * @sg: list of buffers
1119  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1120  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1121  */
1122 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1123                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1124 {
1125         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1126         struct scatterlist *s;
1127         int i;
1128
1129         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1130                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1131                                          dir);
1132 }
1133
1134 /**
1135  * arm_dma_sync_sg_for_device
1136  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1137  * @sg: list of buffers
1138  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1139  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1140  */
1141 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1142                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1143 {
1144         const struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1145         struct scatterlist *s;
1146         int i;
1147
1148         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1149                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1150                                             dir);
1151 }
1152
1153 /*
1154  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
1155  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
1156  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
1157  * to this function.
1158  */
1159 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
1160 {
1161         return __dma_supported(dev, mask, false);
1162 }
1163 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
1164
1165 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
1166
1167 static int __init dma_debug_do_init(void)
1168 {
1169         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
1170         return 0;
1171 }
1172 core_initcall(dma_debug_do_init);
1173
1174 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1175
1176 static int __dma_info_to_prot(enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1177 {
1178         int prot = 0;
1179
1180         if (attrs & DMA_ATTR_PRIVILEGED)
1181                 prot |= IOMMU_PRIV;
1182
1183         switch (dir) {
1184         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1185                 return prot | IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1186         case DMA_TO_DEVICE:
1187                 return prot | IOMMU_READ;
1188         case DMA_FROM_DEVICE:
1189                 return prot | IOMMU_WRITE;
1190         default:
1191                 return prot;
1192         }
1193 }
1194
1195 /* IOMMU */
1196
1197 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping);
1198
1199 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1200                                       size_t size)
1201 {
1202         unsigned int order = get_order(size);
1203         unsigned int align = 0;
1204         unsigned int count, start;
1205         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1206         unsigned long flags;
1207         dma_addr_t iova;
1208         int i;
1209
1210         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1211                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1212
1213         count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1214         align = (1 << order) - 1;
1215
1216         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1217         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++) {
1218                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1219                                 mapping->bits, 0, count, align);
1220
1221                 if (start > mapping->bits)
1222                         continue;
1223
1224                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1225                 break;
1226         }
1227
1228         /*
1229          * No unused range found. Try to extend the existing mapping
1230          * and perform a second attempt to reserve an IO virtual
1231          * address range of size bytes.
1232          */
1233         if (i == mapping->nr_bitmaps) {
1234                 if (extend_iommu_mapping(mapping)) {
1235                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1236                         return DMA_ERROR_CODE;
1237                 }
1238
1239                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1240                                 mapping->bits, 0, count, align);
1241
1242                 if (start > mapping->bits) {
1243                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1244                         return DMA_ERROR_CODE;
1245                 }
1246
1247                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1248         }
1249         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1250
1251         iova = mapping->base + (mapping_size * i);
1252         iova += start << PAGE_SHIFT;
1253
1254         return iova;
1255 }
1256
1257 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1258                                dma_addr_t addr, size_t size)
1259 {
1260         unsigned int start, count;
1261         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1262         unsigned long flags;
1263         dma_addr_t bitmap_base;
1264         u32 bitmap_index;
1265
1266         if (!size)
1267                 return;
1268
1269         bitmap_index = (u32) (addr - mapping->base) / (u32) mapping_size;
1270         BUG_ON(addr < mapping->base || bitmap_index > mapping->extensions);
1271
1272         bitmap_base = mapping->base + mapping_size * bitmap_index;
1273
1274         start = (addr - bitmap_base) >> PAGE_SHIFT;
1275
1276         if (addr + size > bitmap_base + mapping_size) {
1277                 /*
1278                  * The address range to be freed reaches into the iova
1279                  * range of the next bitmap. This should not happen as
1280                  * we don't allow this in __alloc_iova (at the
1281                  * moment).
1282                  */
1283                 BUG();
1284         } else
1285                 count = size >> PAGE_SHIFT;
1286
1287         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1288         bitmap_clear(mapping->bitmaps[bitmap_index], start, count);
1289         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1290 }
1291
1292 /* We'll try 2M, 1M, 64K, and finally 4K; array must end with 0! */
1293 static const int iommu_order_array[] = { 9, 8, 4, 0 };
1294
1295 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1296                                           gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1297                                           int coherent_flag)
1298 {
1299         struct page **pages;
1300         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1301         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1302         int i = 0;
1303         int order_idx = 0;
1304
1305         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1306                 pages = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
1307         else
1308                 pages = vzalloc(array_size);
1309         if (!pages)
1310                 return NULL;
1311
1312         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS)
1313         {
1314                 unsigned long order = get_order(size);
1315                 struct page *page;
1316
1317                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order, gfp);
1318                 if (!page)
1319                         goto error;
1320
1321                 __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
1322
1323                 for (i = 0; i < count; i++)
1324                         pages[i] = page + i;
1325
1326                 return pages;
1327         }
1328
1329         /* Go straight to 4K chunks if caller says it's OK. */
1330         if (attrs & DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES)
1331                 order_idx = ARRAY_SIZE(iommu_order_array) - 1;
1332
1333         /*
1334          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1335          */
1336         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1337
1338         while (count) {
1339                 int j, order;
1340
1341                 order = iommu_order_array[order_idx];
1342
1343                 /* Drop down when we get small */
1344                 if (__fls(count) < order) {
1345                         order_idx++;
1346                         continue;
1347                 }
1348
1349                 if (order) {
1350                         /* See if it's easy to allocate a high-order chunk */
1351                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NORETRY, order);
1352
1353                         /* Go down a notch at first sign of pressure */
1354                         if (!pages[i]) {
1355                                 order_idx++;
1356                                 continue;
1357                         }
1358                 } else {
1359                         pages[i] = alloc_pages(gfp, 0);
1360                         if (!pages[i])
1361                                 goto error;
1362                 }
1363
1364                 if (order) {
1365                         split_page(pages[i], order);
1366                         j = 1 << order;
1367                         while (--j)
1368                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1369                 }
1370
1371                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order, coherent_flag);
1372                 i += 1 << order;
1373                 count -= 1 << order;
1374         }
1375
1376         return pages;
1377 error:
1378         while (i--)
1379                 if (pages[i])
1380                         __free_pages(pages[i], 0);
1381         kvfree(pages);
1382         return NULL;
1383 }
1384
1385 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1386                                size_t size, unsigned long attrs)
1387 {
1388         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1389         int i;
1390
1391         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS) {
1392                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1393         } else {
1394                 for (i = 0; i < count; i++)
1395                         if (pages[i])
1396                                 __free_pages(pages[i], 0);
1397         }
1398
1399         kvfree(pages);
1400         return 0;
1401 }
1402
1403 /*
1404  * Create a CPU mapping for a specified pages
1405  */
1406 static void *
1407 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1408                     const void *caller)
1409 {
1410         return dma_common_pages_remap(pages, size,
1411                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP, prot, caller);
1412 }
1413
1414 /*
1415  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1416  */
1417 static dma_addr_t
1418 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size,
1419                        unsigned long attrs)
1420 {
1421         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1422         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1423         dma_addr_t dma_addr, iova;
1424         int i;
1425
1426         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1427         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1428                 return dma_addr;
1429
1430         iova = dma_addr;
1431         for (i = 0; i < count; ) {
1432                 int ret;
1433
1434                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1435                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1436                 unsigned int len, j;
1437
1438                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1439                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1440                                 break;
1441
1442                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1443                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1444                                 __dma_info_to_prot(DMA_BIDIRECTIONAL, attrs));
1445                 if (ret < 0)
1446                         goto fail;
1447                 iova += len;
1448                 i = j;
1449         }
1450         return dma_addr;
1451 fail:
1452         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1453         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1454         return DMA_ERROR_CODE;
1455 }
1456
1457 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1458 {
1459         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1460
1461         /*
1462          * add optional in-page offset from iova to size and align
1463          * result to page size
1464          */
1465         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1466         iova &= PAGE_MASK;
1467
1468         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1469         __free_iova(mapping, iova, size);
1470         return 0;
1471 }
1472
1473 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1474 {
1475         struct page *page;
1476         phys_addr_t phys;
1477
1478         phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, (unsigned long)addr);
1479         page = phys_to_page(phys);
1480
1481         return (struct page **)page;
1482 }
1483
1484 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, unsigned long attrs)
1485 {
1486         struct vm_struct *area;
1487
1488         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1489                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1490
1491         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1492                 return cpu_addr;
1493
1494         area = find_vm_area(cpu_addr);
1495         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1496                 return area->pages;
1497         return NULL;
1498 }
1499
1500 static void *__iommu_alloc_simple(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
1501                                   dma_addr_t *handle, int coherent_flag,
1502                                   unsigned long attrs)
1503 {
1504         struct page *page;
1505         void *addr;
1506
1507         if (coherent_flag  == COHERENT)
1508                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
1509         else
1510                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1511         if (!addr)
1512                 return NULL;
1513
1514         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size, attrs);
1515         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1516                 goto err_mapping;
1517
1518         return addr;
1519
1520 err_mapping:
1521         __free_from_pool(addr, size);
1522         return NULL;
1523 }
1524
1525 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1526                         dma_addr_t handle, size_t size, int coherent_flag)
1527 {
1528         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1529         if (coherent_flag == COHERENT)
1530                 __dma_free_buffer(virt_to_page(cpu_addr), size);
1531         else
1532                 __free_from_pool(cpu_addr, size);
1533 }
1534
1535 static void *__arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1536             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1537             int coherent_flag)
1538 {
1539         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
1540         struct page **pages;
1541         void *addr = NULL;
1542
1543         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1544         size = PAGE_ALIGN(size);
1545
1546         if (coherent_flag  == COHERENT || !gfpflags_allow_blocking(gfp))
1547                 return __iommu_alloc_simple(dev, size, gfp, handle,
1548                                             coherent_flag, attrs);
1549
1550         /*
1551          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1552          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1553          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1554          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1555          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1556          */
1557         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1558
1559         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs, coherent_flag);
1560         if (!pages)
1561                 return NULL;
1562
1563         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size, attrs);
1564         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1565                 goto err_buffer;
1566
1567         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1568                 return pages;
1569
1570         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1571                                    __builtin_return_address(0));
1572         if (!addr)
1573                 goto err_mapping;
1574
1575         return addr;
1576
1577 err_mapping:
1578         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1579 err_buffer:
1580         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1581         return NULL;
1582 }
1583
1584 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1585             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1586 {
1587         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, NORMAL);
1588 }
1589
1590 static void *arm_coherent_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1591                     dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1592 {
1593         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, COHERENT);
1594 }
1595
1596 static int __arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1597                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1598                     unsigned long attrs)
1599 {
1600         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1601         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1602         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1603         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1604         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
1605
1606         if (!pages)
1607                 return -ENXIO;
1608
1609         if (off >= nr_pages || (usize >> PAGE_SHIFT) > nr_pages - off)
1610                 return -ENXIO;
1611
1612         pages += off;
1613
1614         do {
1615                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1616                 if (ret) {
1617                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1618                         return ret;
1619                 }
1620                 uaddr += PAGE_SIZE;
1621                 usize -= PAGE_SIZE;
1622         } while (usize > 0);
1623
1624         return 0;
1625 }
1626 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1627                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1628                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1629 {
1630         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1631
1632         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1633 }
1634
1635 static int arm_coherent_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1636                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1637                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1638 {
1639         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1640 }
1641
1642 /*
1643  * free a page as defined by the above mapping.
1644  * Must not be called with IRQs disabled.
1645  */
1646 void __arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1647         dma_addr_t handle, unsigned long attrs, int coherent_flag)
1648 {
1649         struct page **pages;
1650         size = PAGE_ALIGN(size);
1651
1652         if (coherent_flag == COHERENT || __in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1653                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size, coherent_flag);
1654                 return;
1655         }
1656
1657         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1658         if (!pages) {
1659                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1660                 return;
1661         }
1662
1663         if ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0) {
1664                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
1665                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
1666         }
1667
1668         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1669         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1670 }
1671
1672 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1673                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1674 {
1675         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, NORMAL);
1676 }
1677
1678 void arm_coherent_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1679                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1680 {
1681         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, COHERENT);
1682 }
1683
1684 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1685                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1686                                  size_t size, unsigned long attrs)
1687 {
1688         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1689         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1690
1691         if (!pages)
1692                 return -ENXIO;
1693
1694         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1695                                          GFP_KERNEL);
1696 }
1697
1698 /*
1699  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1700  */
1701 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1702                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1703                           enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1704                           bool is_coherent)
1705 {
1706         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1707         dma_addr_t iova, iova_base;
1708         int ret = 0;
1709         unsigned int count;
1710         struct scatterlist *s;
1711         int prot;
1712
1713         size = PAGE_ALIGN(size);
1714         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1715
1716         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1717         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1718                 return -ENOMEM;
1719
1720         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1721                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1722                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1723
1724                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1725                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1726
1727                 prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1728
1729                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1730                 if (ret < 0)
1731                         goto fail;
1732                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1733                 iova += len;
1734         }
1735         *handle = iova_base;
1736
1737         return 0;
1738 fail:
1739         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1740         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1741         return ret;
1742 }
1743
1744 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1745                      enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1746                      bool is_coherent)
1747 {
1748         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1749         int i, count = 0;
1750         unsigned int offset = s->offset;
1751         unsigned int size = s->offset + s->length;
1752         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1753
1754         for (i = 1; i < nents; i++) {
1755                 s = sg_next(s);
1756
1757                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1758                 s->dma_length = 0;
1759
1760                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1761                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1762                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1763                                 goto bad_mapping;
1764
1765                         dma->dma_address += offset;
1766                         dma->dma_length = size - offset;
1767
1768                         size = offset = s->offset;
1769                         start = s;
1770                         dma = sg_next(dma);
1771                         count += 1;
1772                 }
1773                 size += s->length;
1774         }
1775         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1776                 is_coherent) < 0)
1777                 goto bad_mapping;
1778
1779         dma->dma_address += offset;
1780         dma->dma_length = size - offset;
1781
1782         return count+1;
1783
1784 bad_mapping:
1785         for_each_sg(sg, s, count, i)
1786                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1787         return 0;
1788 }
1789
1790 /**
1791  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1792  * @dev: valid struct device pointer
1793  * @sg: list of buffers
1794  * @nents: number of buffers to map
1795  * @dir: DMA transfer direction
1796  *
1797  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1798  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1799  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1800  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1801  */
1802 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1803                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1804 {
1805         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1806 }
1807
1808 /**
1809  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1810  * @dev: valid struct device pointer
1811  * @sg: list of buffers
1812  * @nents: number of buffers to map
1813  * @dir: DMA transfer direction
1814  *
1815  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1816  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1817  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1818  * sg_dma_{address,length}.
1819  */
1820 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1821                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1822 {
1823         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1824 }
1825
1826 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1827                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1828                 unsigned long attrs, bool is_coherent)
1829 {
1830         struct scatterlist *s;
1831         int i;
1832
1833         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1834                 if (sg_dma_len(s))
1835                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1836                                                sg_dma_len(s));
1837                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1838                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1839                                               s->length, dir);
1840         }
1841 }
1842
1843 /**
1844  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1845  * @dev: valid struct device pointer
1846  * @sg: list of buffers
1847  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1848  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1849  *
1850  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1851  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1852  */
1853 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1854                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1855                 unsigned long attrs)
1856 {
1857         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1858 }
1859
1860 /**
1861  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1862  * @dev: valid struct device pointer
1863  * @sg: list of buffers
1864  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1865  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1866  *
1867  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1868  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1869  */
1870 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1871                         enum dma_data_direction dir,
1872                         unsigned long attrs)
1873 {
1874         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1875 }
1876
1877 /**
1878  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1879  * @dev: valid struct device pointer
1880  * @sg: list of buffers
1881  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1882  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1883  */
1884 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1885                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1886 {
1887         struct scatterlist *s;
1888         int i;
1889
1890         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1891                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1892
1893 }
1894
1895 /**
1896  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1897  * @dev: valid struct device pointer
1898  * @sg: list of buffers
1899  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1900  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1901  */
1902 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1903                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1904 {
1905         struct scatterlist *s;
1906         int i;
1907
1908         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1909                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1910 }
1911
1912
1913 /**
1914  * arm_coherent_iommu_map_page
1915  * @dev: valid struct device pointer
1916  * @page: page that buffer resides in
1917  * @offset: offset into page for start of buffer
1918  * @size: size of buffer to map
1919  * @dir: DMA transfer direction
1920  *
1921  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1922  */
1923 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1924              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1925              unsigned long attrs)
1926 {
1927         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1928         dma_addr_t dma_addr;
1929         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1930
1931         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1932         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1933                 return dma_addr;
1934
1935         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs);
1936
1937         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1938         if (ret < 0)
1939                 goto fail;
1940
1941         return dma_addr + offset;
1942 fail:
1943         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1944         return DMA_ERROR_CODE;
1945 }
1946
1947 /**
1948  * arm_iommu_map_page
1949  * @dev: valid struct device pointer
1950  * @page: page that buffer resides in
1951  * @offset: offset into page for start of buffer
1952  * @size: size of buffer to map
1953  * @dir: DMA transfer direction
1954  *
1955  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1956  */
1957 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1958              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1959              unsigned long attrs)
1960 {
1961         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1962                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1963
1964         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1965 }
1966
1967 /**
1968  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1969  * @dev: valid struct device pointer
1970  * @handle: DMA address of buffer
1971  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1972  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1973  *
1974  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1975  */
1976 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1977                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1978 {
1979         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1980         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1981         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1982         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1983
1984         if (!iova)
1985                 return;
1986
1987         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
1988         __free_iova(mapping, iova, len);
1989 }
1990
1991 /**
1992  * arm_iommu_unmap_page
1993  * @dev: valid struct device pointer
1994  * @handle: DMA address of buffer
1995  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1996  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1997  *
1998  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1999  */
2000 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
2001                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2002 {
2003         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2004         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2005         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2006         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2007         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2008
2009         if (!iova)
2010                 return;
2011
2012         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
2013                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2014
2015         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2016         __free_iova(mapping, iova, len);
2017 }
2018
2019 /**
2020  * arm_iommu_map_resource - map a device resource for DMA
2021  * @dev: valid struct device pointer
2022  * @phys_addr: physical address of resource
2023  * @size: size of resource to map
2024  * @dir: DMA transfer direction
2025  */
2026 static dma_addr_t arm_iommu_map_resource(struct device *dev,
2027                 phys_addr_t phys_addr, size_t size,
2028                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2029 {
2030         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2031         dma_addr_t dma_addr;
2032         int ret, prot;
2033         phys_addr_t addr = phys_addr & PAGE_MASK;
2034         unsigned int offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
2035         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2036
2037         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
2038         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
2039                 return dma_addr;
2040
2041         prot = __dma_info_to_prot(dir, attrs) | IOMMU_MMIO;
2042
2043         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, addr, len, prot);
2044         if (ret < 0)
2045                 goto fail;
2046
2047         return dma_addr + offset;
2048 fail:
2049         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
2050         return DMA_ERROR_CODE;
2051 }
2052
2053 /**
2054  * arm_iommu_unmap_resource - unmap a device DMA resource
2055  * @dev: valid struct device pointer
2056  * @dma_handle: DMA address to resource
2057  * @size: size of resource to map
2058  * @dir: DMA transfer direction
2059  */
2060 static void arm_iommu_unmap_resource(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
2061                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
2062                 unsigned long attrs)
2063 {
2064         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2065         dma_addr_t iova = dma_handle & PAGE_MASK;
2066         unsigned int offset = dma_handle & ~PAGE_MASK;
2067         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2068
2069         if (!iova)
2070                 return;
2071
2072         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2073         __free_iova(mapping, iova, len);
2074 }
2075
2076 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
2077                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2078 {
2079         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2080         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2081         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2082         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2083
2084         if (!iova)
2085                 return;
2086
2087         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2088 }
2089
2090 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
2091                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2092 {
2093         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2094         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2095         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2096         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2097
2098         if (!iova)
2099                 return;
2100
2101         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
2102 }
2103
2104 const struct dma_map_ops iommu_ops = {
2105         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
2106         .free           = arm_iommu_free_attrs,
2107         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
2108         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2109
2110         .map_page               = arm_iommu_map_page,
2111         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
2112         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
2113         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
2114
2115         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
2116         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
2117         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
2118         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
2119
2120         .map_resource           = arm_iommu_map_resource,
2121         .unmap_resource         = arm_iommu_unmap_resource,
2122 };
2123
2124 const struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
2125         .alloc          = arm_coherent_iommu_alloc_attrs,
2126         .free           = arm_coherent_iommu_free_attrs,
2127         .mmap           = arm_coherent_iommu_mmap_attrs,
2128         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2129
2130         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
2131         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
2132
2133         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
2134         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
2135
2136         .map_resource   = arm_iommu_map_resource,
2137         .unmap_resource = arm_iommu_unmap_resource,
2138 };
2139
2140 /**
2141  * arm_iommu_create_mapping
2142  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
2143  * @base: start address of the valid IO address space
2144  * @size: maximum size of the valid IO address space
2145  *
2146  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
2147  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
2148  * mapping with IOMMU aware functions.
2149  *
2150  * The client device need to be attached to the mapping with
2151  * arm_iommu_attach_device function.
2152  */
2153 struct dma_iommu_mapping *
2154 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, u64 size)
2155 {
2156         unsigned int bits = size >> PAGE_SHIFT;
2157         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(bits) * sizeof(long);
2158         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2159         int extensions = 1;
2160         int err = -ENOMEM;
2161
2162         /* currently only 32-bit DMA address space is supported */
2163         if (size > DMA_BIT_MASK(32) + 1)
2164                 return ERR_PTR(-ERANGE);
2165
2166         if (!bitmap_size)
2167                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2168
2169         if (bitmap_size > PAGE_SIZE) {
2170                 extensions = bitmap_size / PAGE_SIZE;
2171                 bitmap_size = PAGE_SIZE;
2172         }
2173
2174         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
2175         if (!mapping)
2176                 goto err;
2177
2178         mapping->bitmap_size = bitmap_size;
2179         mapping->bitmaps = kzalloc(extensions * sizeof(unsigned long *),
2180                                 GFP_KERNEL);
2181         if (!mapping->bitmaps)
2182                 goto err2;
2183
2184         mapping->bitmaps[0] = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
2185         if (!mapping->bitmaps[0])
2186                 goto err3;
2187
2188         mapping->nr_bitmaps = 1;
2189         mapping->extensions = extensions;
2190         mapping->base = base;
2191         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
2192
2193         spin_lock_init(&mapping->lock);
2194
2195         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2196         if (!mapping->domain)
2197                 goto err4;
2198
2199         kref_init(&mapping->kref);
2200         return mapping;
2201 err4:
2202         kfree(mapping->bitmaps[0]);
2203 err3:
2204         kfree(mapping->bitmaps);
2205 err2:
2206         kfree(mapping);
2207 err:
2208         return ERR_PTR(err);
2209 }
2210 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
2211
2212 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
2213 {
2214         int i;
2215         struct dma_iommu_mapping *mapping =
2216                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
2217
2218         iommu_domain_free(mapping->domain);
2219         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++)
2220                 kfree(mapping->bitmaps[i]);
2221         kfree(mapping->bitmaps);
2222         kfree(mapping);
2223 }
2224
2225 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2226 {
2227         int next_bitmap;
2228
2229         if (mapping->nr_bitmaps >= mapping->extensions)
2230                 return -EINVAL;
2231
2232         next_bitmap = mapping->nr_bitmaps;
2233         mapping->bitmaps[next_bitmap] = kzalloc(mapping->bitmap_size,
2234                                                 GFP_ATOMIC);
2235         if (!mapping->bitmaps[next_bitmap])
2236                 return -ENOMEM;
2237
2238         mapping->nr_bitmaps++;
2239
2240         return 0;
2241 }
2242
2243 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2244 {
2245         if (mapping)
2246                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2247 }
2248 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
2249
2250 static int __arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2251                                      struct dma_iommu_mapping *mapping)
2252 {
2253         int err;
2254
2255         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
2256         if (err)
2257                 return err;
2258
2259         kref_get(&mapping->kref);
2260         to_dma_iommu_mapping(dev) = mapping;
2261
2262         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
2263         return 0;
2264 }
2265
2266 /**
2267  * arm_iommu_attach_device
2268  * @dev: valid struct device pointer
2269  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
2270  *      arm_iommu_create_mapping)
2271  *
2272  * Attaches specified io address space mapping to the provided device.
2273  * This replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
2274  * IOMMU aware version.
2275  *
2276  * More than one client might be attached to the same io address space
2277  * mapping.
2278  */
2279 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2280                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
2281 {
2282         int err;
2283
2284         err = __arm_iommu_attach_device(dev, mapping);
2285         if (err)
2286                 return err;
2287
2288         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
2289         return 0;
2290 }
2291 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
2292
2293 static void __arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2294 {
2295         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2296
2297         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2298         if (!mapping) {
2299                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
2300                 return;
2301         }
2302
2303         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
2304         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2305         to_dma_iommu_mapping(dev) = NULL;
2306
2307         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
2308 }
2309
2310 /**
2311  * arm_iommu_detach_device
2312  * @dev: valid struct device pointer
2313  *
2314  * Detaches the provided device from a previously attached map.
2315  * This voids the dma operations (dma_map_ops pointer)
2316  */
2317 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2318 {
2319         __arm_iommu_detach_device(dev);
2320         set_dma_ops(dev, NULL);
2321 }
2322 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
2323
2324 static const struct dma_map_ops *arm_get_iommu_dma_map_ops(bool coherent)
2325 {
2326         return coherent ? &iommu_coherent_ops : &iommu_ops;
2327 }
2328
2329 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2330                                     const struct iommu_ops *iommu)
2331 {
2332         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2333
2334         if (!iommu)
2335                 return false;
2336
2337         mapping = arm_iommu_create_mapping(dev->bus, dma_base, size);
2338         if (IS_ERR(mapping)) {
2339                 pr_warn("Failed to create %llu-byte IOMMU mapping for device %s\n",
2340                                 size, dev_name(dev));
2341                 return false;
2342         }
2343
2344         if (__arm_iommu_attach_device(dev, mapping)) {
2345                 pr_warn("Failed to attached device %s to IOMMU_mapping\n",
2346                                 dev_name(dev));
2347                 arm_iommu_release_mapping(mapping);
2348                 return false;
2349         }
2350
2351         return true;
2352 }
2353
2354 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev)
2355 {
2356         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2357
2358         if (!mapping)
2359                 return;
2360
2361         __arm_iommu_detach_device(dev);
2362         arm_iommu_release_mapping(mapping);
2363 }
2364
2365 #else
2366
2367 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2368                                     const struct iommu_ops *iommu)
2369 {
2370         return false;
2371 }
2372
2373 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev) { }
2374
2375 #define arm_get_iommu_dma_map_ops arm_get_dma_map_ops
2376
2377 #endif  /* CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU */
2378
2379 static const struct dma_map_ops *arm_get_dma_map_ops(bool coherent)
2380 {
2381         return coherent ? &arm_coherent_dma_ops : &arm_dma_ops;
2382 }
2383
2384 void arch_setup_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2385                         const struct iommu_ops *iommu, bool coherent)
2386 {
2387         const struct dma_map_ops *dma_ops;
2388
2389         dev->archdata.dma_coherent = coherent;
2390         if (arm_setup_iommu_dma_ops(dev, dma_base, size, iommu))
2391                 dma_ops = arm_get_iommu_dma_map_ops(coherent);
2392         else
2393                 dma_ops = arm_get_dma_map_ops(coherent);
2394
2395         set_dma_ops(dev, dma_ops);
2396 }
2397
2398 void arch_teardown_dma_ops(struct device *dev)
2399 {
2400         arm_teardown_iommu_dma_ops(dev);
2401 }