GNU Linux-libre 4.9.337-gnu1
[releases.git] / arch / arm / mm / dma-mapping.c
1 /*
2  *  linux/arch/arm/mm/dma-mapping.c
3  *
4  *  Copyright (C) 2000-2004 Russell King
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation.
9  *
10  *  DMA uncached mapping support.
11  */
12 #include <linux/bootmem.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/genalloc.h>
16 #include <linux/gfp.h>
17 #include <linux/errno.h>
18 #include <linux/list.h>
19 #include <linux/init.h>
20 #include <linux/device.h>
21 #include <linux/dma-mapping.h>
22 #include <linux/dma-contiguous.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/slab.h>
26 #include <linux/iommu.h>
27 #include <linux/io.h>
28 #include <linux/vmalloc.h>
29 #include <linux/sizes.h>
30 #include <linux/cma.h>
31
32 #include <asm/memory.h>
33 #include <asm/highmem.h>
34 #include <asm/cacheflush.h>
35 #include <asm/tlbflush.h>
36 #include <asm/mach/arch.h>
37 #include <asm/dma-iommu.h>
38 #include <asm/mach/map.h>
39 #include <asm/system_info.h>
40 #include <asm/dma-contiguous.h>
41
42 #include "dma.h"
43 #include "mm.h"
44
45 struct arm_dma_alloc_args {
46         struct device *dev;
47         size_t size;
48         gfp_t gfp;
49         pgprot_t prot;
50         const void *caller;
51         bool want_vaddr;
52         int coherent_flag;
53 };
54
55 struct arm_dma_free_args {
56         struct device *dev;
57         size_t size;
58         void *cpu_addr;
59         struct page *page;
60         bool want_vaddr;
61 };
62
63 #define NORMAL      0
64 #define COHERENT    1
65
66 struct arm_dma_allocator {
67         void *(*alloc)(struct arm_dma_alloc_args *args,
68                        struct page **ret_page);
69         void (*free)(struct arm_dma_free_args *args);
70 };
71
72 struct arm_dma_buffer {
73         struct list_head list;
74         void *virt;
75         struct arm_dma_allocator *allocator;
76 };
77
78 static LIST_HEAD(arm_dma_bufs);
79 static DEFINE_SPINLOCK(arm_dma_bufs_lock);
80
81 static struct arm_dma_buffer *arm_dma_buffer_find(void *virt)
82 {
83         struct arm_dma_buffer *buf, *found = NULL;
84         unsigned long flags;
85
86         spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
87         list_for_each_entry(buf, &arm_dma_bufs, list) {
88                 if (buf->virt == virt) {
89                         list_del(&buf->list);
90                         found = buf;
91                         break;
92                 }
93         }
94         spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
95         return found;
96 }
97
98 /*
99  * The DMA API is built upon the notion of "buffer ownership".  A buffer
100  * is either exclusively owned by the CPU (and therefore may be accessed
101  * by it) or exclusively owned by the DMA device.  These helper functions
102  * represent the transitions between these two ownership states.
103  *
104  * Note, however, that on later ARMs, this notion does not work due to
105  * speculative prefetches.  We model our approach on the assumption that
106  * the CPU does do speculative prefetches, which means we clean caches
107  * before transfers and delay cache invalidation until transfer completion.
108  *
109  */
110 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *, unsigned long,
111                 size_t, enum dma_data_direction);
112 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *, unsigned long,
113                 size_t, enum dma_data_direction);
114
115 /**
116  * arm_dma_map_page - map a portion of a page for streaming DMA
117  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
118  * @page: page that buffer resides in
119  * @offset: offset into page for start of buffer
120  * @size: size of buffer to map
121  * @dir: DMA transfer direction
122  *
123  * Ensure that any data held in the cache is appropriately discarded
124  * or written back.
125  *
126  * The device owns this memory once this call has completed.  The CPU
127  * can regain ownership by calling dma_unmap_page().
128  */
129 static dma_addr_t arm_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
130              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
131              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 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 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);
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         else
425                 ptr = __alloc_remap_buffer(NULL, atomic_pool_size, gfp, prot,
426                                            &page, atomic_pool_init, true);
427         if (ptr) {
428                 int ret;
429
430                 ret = gen_pool_add_virt(atomic_pool, (unsigned long)ptr,
431                                         page_to_phys(page),
432                                         atomic_pool_size, -1);
433                 if (ret)
434                         goto destroy_genpool;
435
436                 gen_pool_set_algo(atomic_pool,
437                                 gen_pool_first_fit_order_align,
438                                 (void *)PAGE_SHIFT);
439                 pr_info("DMA: preallocated %zu KiB pool for atomic coherent allocations\n",
440                        atomic_pool_size / 1024);
441                 return 0;
442         }
443
444 destroy_genpool:
445         gen_pool_destroy(atomic_pool);
446         atomic_pool = NULL;
447 out:
448         pr_err("DMA: failed to allocate %zu KiB pool for atomic coherent allocation\n",
449                atomic_pool_size / 1024);
450         return -ENOMEM;
451 }
452 /*
453  * CMA is activated by core_initcall, so we must be called after it.
454  */
455 postcore_initcall(atomic_pool_init);
456
457 struct dma_contig_early_reserve {
458         phys_addr_t base;
459         unsigned long size;
460 };
461
462 static struct dma_contig_early_reserve dma_mmu_remap[MAX_CMA_AREAS] __initdata;
463
464 static int dma_mmu_remap_num __initdata;
465
466 void __init dma_contiguous_early_fixup(phys_addr_t base, unsigned long size)
467 {
468         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].base = base;
469         dma_mmu_remap[dma_mmu_remap_num].size = size;
470         dma_mmu_remap_num++;
471 }
472
473 void __init dma_contiguous_remap(void)
474 {
475         int i;
476         for (i = 0; i < dma_mmu_remap_num; i++) {
477                 phys_addr_t start = dma_mmu_remap[i].base;
478                 phys_addr_t end = start + dma_mmu_remap[i].size;
479                 struct map_desc map;
480                 unsigned long addr;
481
482                 if (end > arm_lowmem_limit)
483                         end = arm_lowmem_limit;
484                 if (start >= end)
485                         continue;
486
487                 map.pfn = __phys_to_pfn(start);
488                 map.virtual = __phys_to_virt(start);
489                 map.length = end - start;
490                 map.type = MT_MEMORY_DMA_READY;
491
492                 /*
493                  * Clear previous low-memory mapping to ensure that the
494                  * TLB does not see any conflicting entries, then flush
495                  * the TLB of the old entries before creating new mappings.
496                  *
497                  * This ensures that any speculatively loaded TLB entries
498                  * (even though they may be rare) can not cause any problems,
499                  * and ensures that this code is architecturally compliant.
500                  */
501                 for (addr = __phys_to_virt(start); addr < __phys_to_virt(end);
502                      addr += PMD_SIZE)
503                         pmd_clear(pmd_off_k(addr));
504
505                 flush_tlb_kernel_range(__phys_to_virt(start),
506                                        __phys_to_virt(end));
507
508                 iotable_init(&map, 1);
509         }
510 }
511
512 static int __dma_update_pte(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
513                             void *data)
514 {
515         struct page *page = virt_to_page(addr);
516         pgprot_t prot = *(pgprot_t *)data;
517
518         set_pte_ext(pte, mk_pte(page, prot), 0);
519         return 0;
520 }
521
522 static void __dma_remap(struct page *page, size_t size, pgprot_t prot)
523 {
524         unsigned long start = (unsigned long) page_address(page);
525         unsigned end = start + size;
526
527         apply_to_page_range(&init_mm, start, size, __dma_update_pte, &prot);
528         flush_tlb_kernel_range(start, end);
529 }
530
531 static void *__alloc_remap_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
532                                  pgprot_t prot, struct page **ret_page,
533                                  const void *caller, bool want_vaddr)
534 {
535         struct page *page;
536         void *ptr = NULL;
537         /*
538          * __alloc_remap_buffer is only called when the device is
539          * non-coherent
540          */
541         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, NORMAL);
542         if (!page)
543                 return NULL;
544         if (!want_vaddr)
545                 goto out;
546
547         ptr = __dma_alloc_remap(page, size, gfp, prot, caller);
548         if (!ptr) {
549                 __dma_free_buffer(page, size);
550                 return NULL;
551         }
552
553  out:
554         *ret_page = page;
555         return ptr;
556 }
557
558 static void *__alloc_from_pool(size_t size, struct page **ret_page)
559 {
560         unsigned long val;
561         void *ptr = NULL;
562
563         if (!atomic_pool) {
564                 WARN(1, "coherent pool not initialised!\n");
565                 return NULL;
566         }
567
568         val = gen_pool_alloc(atomic_pool, size);
569         if (val) {
570                 phys_addr_t phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, val);
571
572                 *ret_page = phys_to_page(phys);
573                 ptr = (void *)val;
574         }
575
576         return ptr;
577 }
578
579 static bool __in_atomic_pool(void *start, size_t size)
580 {
581         return addr_in_gen_pool(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
582 }
583
584 static int __free_from_pool(void *start, size_t size)
585 {
586         if (!__in_atomic_pool(start, size))
587                 return 0;
588
589         gen_pool_free(atomic_pool, (unsigned long)start, size);
590
591         return 1;
592 }
593
594 static void *__alloc_from_contiguous(struct device *dev, size_t size,
595                                      pgprot_t prot, struct page **ret_page,
596                                      const void *caller, bool want_vaddr,
597                                      int coherent_flag)
598 {
599         unsigned long order = get_order(size);
600         size_t count = size >> PAGE_SHIFT;
601         struct page *page;
602         void *ptr = NULL;
603
604         page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
605         if (!page)
606                 return NULL;
607
608         __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
609
610         if (!want_vaddr)
611                 goto out;
612
613         if (PageHighMem(page)) {
614                 ptr = __dma_alloc_remap(page, size, GFP_KERNEL, prot, caller);
615                 if (!ptr) {
616                         dma_release_from_contiguous(dev, page, count);
617                         return NULL;
618                 }
619         } else {
620                 __dma_remap(page, size, prot);
621                 ptr = page_address(page);
622         }
623
624  out:
625         *ret_page = page;
626         return ptr;
627 }
628
629 static void __free_from_contiguous(struct device *dev, struct page *page,
630                                    void *cpu_addr, size_t size, bool want_vaddr)
631 {
632         if (want_vaddr) {
633                 if (PageHighMem(page))
634                         __dma_free_remap(cpu_addr, size);
635                 else
636                         __dma_remap(page, size, PAGE_KERNEL);
637         }
638         dma_release_from_contiguous(dev, page, size >> PAGE_SHIFT);
639 }
640
641 static inline pgprot_t __get_dma_pgprot(unsigned long attrs, pgprot_t prot)
642 {
643         prot = (attrs & DMA_ATTR_WRITE_COMBINE) ?
644                         pgprot_writecombine(prot) :
645                         pgprot_dmacoherent(prot);
646         return prot;
647 }
648
649 #define nommu() 0
650
651 #else   /* !CONFIG_MMU */
652
653 #define nommu() 1
654
655 #define __get_dma_pgprot(attrs, prot)                           __pgprot(0)
656 #define __alloc_remap_buffer(dev, size, gfp, prot, ret, c, wv)  NULL
657 #define __alloc_from_pool(size, ret_page)                       NULL
658 #define __alloc_from_contiguous(dev, size, prot, ret, c, wv, coherent_flag)     NULL
659 #define __free_from_pool(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
660 #define __free_from_contiguous(dev, page, cpu_addr, size, wv)   do { } while (0)
661 #define __dma_free_remap(cpu_addr, size)                        do { } while (0)
662
663 #endif  /* CONFIG_MMU */
664
665 static void *__alloc_simple_buffer(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
666                                    struct page **ret_page)
667 {
668         struct page *page;
669         /* __alloc_simple_buffer is only called when the device is coherent */
670         page = __dma_alloc_buffer(dev, size, gfp, COHERENT);
671         if (!page)
672                 return NULL;
673
674         *ret_page = page;
675         return page_address(page);
676 }
677
678 static void *simple_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
679                                     struct page **ret_page)
680 {
681         return __alloc_simple_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
682                                      ret_page);
683 }
684
685 static void simple_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
686 {
687         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
688 }
689
690 static struct arm_dma_allocator simple_allocator = {
691         .alloc = simple_allocator_alloc,
692         .free = simple_allocator_free,
693 };
694
695 static void *cma_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
696                                  struct page **ret_page)
697 {
698         return __alloc_from_contiguous(args->dev, args->size, args->prot,
699                                        ret_page, args->caller,
700                                        args->want_vaddr, args->coherent_flag);
701 }
702
703 static void cma_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
704 {
705         __free_from_contiguous(args->dev, args->page, args->cpu_addr,
706                                args->size, args->want_vaddr);
707 }
708
709 static struct arm_dma_allocator cma_allocator = {
710         .alloc = cma_allocator_alloc,
711         .free = cma_allocator_free,
712 };
713
714 static void *pool_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
715                                   struct page **ret_page)
716 {
717         return __alloc_from_pool(args->size, ret_page);
718 }
719
720 static void pool_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
721 {
722         __free_from_pool(args->cpu_addr, args->size);
723 }
724
725 static struct arm_dma_allocator pool_allocator = {
726         .alloc = pool_allocator_alloc,
727         .free = pool_allocator_free,
728 };
729
730 static void *remap_allocator_alloc(struct arm_dma_alloc_args *args,
731                                    struct page **ret_page)
732 {
733         return __alloc_remap_buffer(args->dev, args->size, args->gfp,
734                                     args->prot, ret_page, args->caller,
735                                     args->want_vaddr);
736 }
737
738 static void remap_allocator_free(struct arm_dma_free_args *args)
739 {
740         if (args->want_vaddr)
741                 __dma_free_remap(args->cpu_addr, args->size);
742
743         __dma_free_buffer(args->page, args->size);
744 }
745
746 static struct arm_dma_allocator remap_allocator = {
747         .alloc = remap_allocator_alloc,
748         .free = remap_allocator_free,
749 };
750
751 static void *__dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
752                          gfp_t gfp, pgprot_t prot, bool is_coherent,
753                          unsigned long attrs, const void *caller)
754 {
755         u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);
756         struct page *page = NULL;
757         void *addr;
758         bool allowblock, cma;
759         struct arm_dma_buffer *buf;
760         struct arm_dma_alloc_args args = {
761                 .dev = dev,
762                 .size = PAGE_ALIGN(size),
763                 .gfp = gfp,
764                 .prot = prot,
765                 .caller = caller,
766                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
767                 .coherent_flag = is_coherent ? COHERENT : NORMAL,
768         };
769
770 #ifdef CONFIG_DMA_API_DEBUG
771         u64 limit = (mask + 1) & ~mask;
772         if (limit && size >= limit) {
773                 dev_warn(dev, "coherent allocation too big (requested %#x mask %#llx)\n",
774                         size, mask);
775                 return NULL;
776         }
777 #endif
778
779         if (!mask)
780                 return NULL;
781
782         buf = kzalloc(sizeof(*buf),
783                       gfp & ~(__GFP_DMA | __GFP_DMA32 | __GFP_HIGHMEM));
784         if (!buf)
785                 return NULL;
786
787         if (mask < 0xffffffffULL)
788                 gfp |= GFP_DMA;
789
790         /*
791          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
792          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
793          * handle them.  The real problem is that this flag probably
794          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
795          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
796          */
797         gfp &= ~(__GFP_COMP);
798         args.gfp = gfp;
799
800         *handle = DMA_ERROR_CODE;
801         allowblock = gfpflags_allow_blocking(gfp);
802         cma = allowblock ? dev_get_cma_area(dev) : false;
803
804         if (cma)
805                 buf->allocator = &cma_allocator;
806         else if (nommu() || is_coherent)
807                 buf->allocator = &simple_allocator;
808         else if (allowblock)
809                 buf->allocator = &remap_allocator;
810         else
811                 buf->allocator = &pool_allocator;
812
813         addr = buf->allocator->alloc(&args, &page);
814
815         if (page) {
816                 unsigned long flags;
817
818                 *handle = pfn_to_dma(dev, page_to_pfn(page));
819                 buf->virt = args.want_vaddr ? addr : page;
820
821                 spin_lock_irqsave(&arm_dma_bufs_lock, flags);
822                 list_add(&buf->list, &arm_dma_bufs);
823                 spin_unlock_irqrestore(&arm_dma_bufs_lock, flags);
824         } else {
825                 kfree(buf);
826         }
827
828         return args.want_vaddr ? addr : page;
829 }
830
831 /*
832  * Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
833  * virtual and bus address for that space.
834  */
835 void *arm_dma_alloc(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle,
836                     gfp_t gfp, unsigned long attrs)
837 {
838         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
839
840         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, prot, false,
841                            attrs, __builtin_return_address(0));
842 }
843
844 static void *arm_coherent_dma_alloc(struct device *dev, size_t size,
845         dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
846 {
847         return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp, PAGE_KERNEL, true,
848                            attrs, __builtin_return_address(0));
849 }
850
851 static int __arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
852                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
853                  unsigned long attrs)
854 {
855         int ret = -ENXIO;
856 #ifdef CONFIG_MMU
857         unsigned long nr_vma_pages = (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
858         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
859         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, dma_addr);
860         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
861
862         if (dma_mmap_from_coherent(dev, vma, cpu_addr, size, &ret))
863                 return ret;
864
865         if (off < nr_pages && nr_vma_pages <= (nr_pages - off)) {
866                 ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
867                                       pfn + off,
868                                       vma->vm_end - vma->vm_start,
869                                       vma->vm_page_prot);
870         }
871 #endif  /* CONFIG_MMU */
872
873         return ret;
874 }
875
876 /*
877  * Create userspace mapping for the DMA-coherent memory.
878  */
879 static int arm_coherent_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
880                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
881                  unsigned long attrs)
882 {
883         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
884 }
885
886 int arm_dma_mmap(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
887                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
888                  unsigned long attrs)
889 {
890 #ifdef CONFIG_MMU
891         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
892 #endif  /* CONFIG_MMU */
893         return __arm_dma_mmap(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
894 }
895
896 /*
897  * Free a buffer as defined by the above mapping.
898  */
899 static void __arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
900                            dma_addr_t handle, unsigned long attrs,
901                            bool is_coherent)
902 {
903         struct page *page = pfn_to_page(dma_to_pfn(dev, handle));
904         struct arm_dma_buffer *buf;
905         struct arm_dma_free_args args = {
906                 .dev = dev,
907                 .size = PAGE_ALIGN(size),
908                 .cpu_addr = cpu_addr,
909                 .page = page,
910                 .want_vaddr = ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0),
911         };
912
913         buf = arm_dma_buffer_find(cpu_addr);
914         if (WARN(!buf, "Freeing invalid buffer %p\n", cpu_addr))
915                 return;
916
917         buf->allocator->free(&args);
918         kfree(buf);
919 }
920
921 void arm_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
922                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
923 {
924         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, false);
925 }
926
927 static void arm_coherent_dma_free(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
928                                   dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
929 {
930         __arm_dma_free(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, true);
931 }
932
933 /*
934  * The whole dma_get_sgtable() idea is fundamentally unsafe - it seems
935  * that the intention is to allow exporting memory allocated via the
936  * coherent DMA APIs through the dma_buf API, which only accepts a
937  * scattertable.  This presents a couple of problems:
938  * 1. Not all memory allocated via the coherent DMA APIs is backed by
939  *    a struct page
940  * 2. Passing coherent DMA memory into the streaming APIs is not allowed
941  *    as we will try to flush the memory through a different alias to that
942  *    actually being used (and the flushes are redundant.)
943  */
944 int arm_dma_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
945                  void *cpu_addr, dma_addr_t handle, size_t size,
946                  unsigned long attrs)
947 {
948         unsigned long pfn = dma_to_pfn(dev, handle);
949         struct page *page;
950         int ret;
951
952         /* If the PFN is not valid, we do not have a struct page */
953         if (!pfn_valid(pfn))
954                 return -ENXIO;
955
956         page = pfn_to_page(pfn);
957
958         ret = sg_alloc_table(sgt, 1, GFP_KERNEL);
959         if (unlikely(ret))
960                 return ret;
961
962         sg_set_page(sgt->sgl, page, PAGE_ALIGN(size), 0);
963         return 0;
964 }
965
966 static void dma_cache_maint_page(struct page *page, unsigned long offset,
967         size_t size, enum dma_data_direction dir,
968         void (*op)(const void *, size_t, int))
969 {
970         unsigned long pfn;
971         size_t left = size;
972
973         pfn = page_to_pfn(page) + offset / PAGE_SIZE;
974         offset %= PAGE_SIZE;
975
976         /*
977          * A single sg entry may refer to multiple physically contiguous
978          * pages.  But we still need to process highmem pages individually.
979          * If highmem is not configured then the bulk of this loop gets
980          * optimized out.
981          */
982         do {
983                 size_t len = left;
984                 void *vaddr;
985
986                 page = pfn_to_page(pfn);
987
988                 if (PageHighMem(page)) {
989                         if (len + offset > PAGE_SIZE)
990                                 len = PAGE_SIZE - offset;
991
992                         if (cache_is_vipt_nonaliasing()) {
993                                 vaddr = kmap_atomic(page);
994                                 op(vaddr + offset, len, dir);
995                                 kunmap_atomic(vaddr);
996                         } else {
997                                 vaddr = kmap_high_get(page);
998                                 if (vaddr) {
999                                         op(vaddr + offset, len, dir);
1000                                         kunmap_high(page);
1001                                 }
1002                         }
1003                 } else {
1004                         vaddr = page_address(page) + offset;
1005                         op(vaddr, len, dir);
1006                 }
1007                 offset = 0;
1008                 pfn++;
1009                 left -= len;
1010         } while (left);
1011 }
1012
1013 /*
1014  * Make an area consistent for devices.
1015  * Note: Drivers should NOT use this function directly, as it will break
1016  * platforms with CONFIG_DMABOUNCE.
1017  * Use the driver DMA support - see dma-mapping.h (dma_sync_*)
1018  */
1019 static void __dma_page_cpu_to_dev(struct page *page, unsigned long off,
1020         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1021 {
1022         phys_addr_t paddr;
1023
1024         dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_map_area);
1025
1026         paddr = page_to_phys(page) + off;
1027         if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
1028                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1029         } else {
1030                 outer_clean_range(paddr, paddr + size);
1031         }
1032         /* FIXME: non-speculating: flush on bidirectional mappings? */
1033 }
1034
1035 static void __dma_page_dev_to_cpu(struct page *page, unsigned long off,
1036         size_t size, enum dma_data_direction dir)
1037 {
1038         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + off;
1039
1040         /* FIXME: non-speculating: not required */
1041         /* in any case, don't bother invalidating if DMA to device */
1042         if (dir != DMA_TO_DEVICE) {
1043                 outer_inv_range(paddr, paddr + size);
1044
1045                 dma_cache_maint_page(page, off, size, dir, dmac_unmap_area);
1046         }
1047
1048         /*
1049          * Mark the D-cache clean for these pages to avoid extra flushing.
1050          */
1051         if (dir != DMA_TO_DEVICE && size >= PAGE_SIZE) {
1052                 unsigned long pfn;
1053                 size_t left = size;
1054
1055                 pfn = page_to_pfn(page) + off / PAGE_SIZE;
1056                 off %= PAGE_SIZE;
1057                 if (off) {
1058                         pfn++;
1059                         left -= PAGE_SIZE - off;
1060                 }
1061                 while (left >= PAGE_SIZE) {
1062                         page = pfn_to_page(pfn++);
1063                         set_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
1064                         left -= PAGE_SIZE;
1065                 }
1066         }
1067 }
1068
1069 /**
1070  * arm_dma_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1071  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1072  * @sg: list of buffers
1073  * @nents: number of buffers to map
1074  * @dir: DMA transfer direction
1075  *
1076  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1077  * This is the scatter-gather version of the dma_map_single interface.
1078  * Here the scatter gather list elements are each tagged with the
1079  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
1080  * sg_dma_{address,length}.
1081  *
1082  * Device ownership issues as mentioned for dma_map_single are the same
1083  * here.
1084  */
1085 int arm_dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1086                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1087 {
1088         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1089         struct scatterlist *s;
1090         int i, j;
1091
1092         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1093 #ifdef CONFIG_NEED_SG_DMA_LENGTH
1094                 s->dma_length = s->length;
1095 #endif
1096                 s->dma_address = ops->map_page(dev, sg_page(s), s->offset,
1097                                                 s->length, dir, attrs);
1098                 if (dma_mapping_error(dev, s->dma_address))
1099                         goto bad_mapping;
1100         }
1101         return nents;
1102
1103  bad_mapping:
1104         for_each_sg(sg, s, i, j)
1105                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1106         return 0;
1107 }
1108
1109 /**
1110  * arm_dma_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1111  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1112  * @sg: list of buffers
1113  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1114  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1115  *
1116  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1117  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1118  */
1119 void arm_dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1120                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1121 {
1122         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1123         struct scatterlist *s;
1124
1125         int i;
1126
1127         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1128                 ops->unmap_page(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s), dir, attrs);
1129 }
1130
1131 /**
1132  * arm_dma_sync_sg_for_cpu
1133  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1134  * @sg: list of buffers
1135  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1136  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1137  */
1138 void arm_dma_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1139                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1140 {
1141         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1142         struct scatterlist *s;
1143         int i;
1144
1145         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1146                 ops->sync_single_for_cpu(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1147                                          dir);
1148 }
1149
1150 /**
1151  * arm_dma_sync_sg_for_device
1152  * @dev: valid struct device pointer, or NULL for ISA and EISA-like devices
1153  * @sg: list of buffers
1154  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1155  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1156  */
1157 void arm_dma_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1158                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1159 {
1160         struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
1161         struct scatterlist *s;
1162         int i;
1163
1164         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1165                 ops->sync_single_for_device(dev, sg_dma_address(s), s->length,
1166                                             dir);
1167 }
1168
1169 /*
1170  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
1171  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
1172  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask
1173  * to this function.
1174  */
1175 int dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
1176 {
1177         return __dma_supported(dev, mask, false);
1178 }
1179 EXPORT_SYMBOL(dma_supported);
1180
1181 #define PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES      4096
1182
1183 static int __init dma_debug_do_init(void)
1184 {
1185         dma_debug_init(PREALLOC_DMA_DEBUG_ENTRIES);
1186         return 0;
1187 }
1188 core_initcall(dma_debug_do_init);
1189
1190 #ifdef CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU
1191
1192 /* IOMMU */
1193
1194 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping);
1195
1196 static inline dma_addr_t __alloc_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1197                                       size_t size)
1198 {
1199         unsigned int order = get_order(size);
1200         unsigned int align = 0;
1201         unsigned int count, start;
1202         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1203         unsigned long flags;
1204         dma_addr_t iova;
1205         int i;
1206
1207         if (order > CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT)
1208                 order = CONFIG_ARM_DMA_IOMMU_ALIGNMENT;
1209
1210         count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1211         align = (1 << order) - 1;
1212
1213         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1214         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++) {
1215                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1216                                 mapping->bits, 0, count, align);
1217
1218                 if (start > mapping->bits)
1219                         continue;
1220
1221                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1222                 break;
1223         }
1224
1225         /*
1226          * No unused range found. Try to extend the existing mapping
1227          * and perform a second attempt to reserve an IO virtual
1228          * address range of size bytes.
1229          */
1230         if (i == mapping->nr_bitmaps) {
1231                 if (extend_iommu_mapping(mapping)) {
1232                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1233                         return DMA_ERROR_CODE;
1234                 }
1235
1236                 start = bitmap_find_next_zero_area(mapping->bitmaps[i],
1237                                 mapping->bits, 0, count, align);
1238
1239                 if (start > mapping->bits) {
1240                         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1241                         return DMA_ERROR_CODE;
1242                 }
1243
1244                 bitmap_set(mapping->bitmaps[i], start, count);
1245         }
1246         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1247
1248         iova = mapping->base + (mapping_size * i);
1249         iova += start << PAGE_SHIFT;
1250
1251         return iova;
1252 }
1253
1254 static inline void __free_iova(struct dma_iommu_mapping *mapping,
1255                                dma_addr_t addr, size_t size)
1256 {
1257         unsigned int start, count;
1258         size_t mapping_size = mapping->bits << PAGE_SHIFT;
1259         unsigned long flags;
1260         dma_addr_t bitmap_base;
1261         u32 bitmap_index;
1262
1263         if (!size)
1264                 return;
1265
1266         bitmap_index = (u32) (addr - mapping->base) / (u32) mapping_size;
1267         BUG_ON(addr < mapping->base || bitmap_index > mapping->extensions);
1268
1269         bitmap_base = mapping->base + mapping_size * bitmap_index;
1270
1271         start = (addr - bitmap_base) >> PAGE_SHIFT;
1272
1273         if (addr + size > bitmap_base + mapping_size) {
1274                 /*
1275                  * The address range to be freed reaches into the iova
1276                  * range of the next bitmap. This should not happen as
1277                  * we don't allow this in __alloc_iova (at the
1278                  * moment).
1279                  */
1280                 BUG();
1281         } else
1282                 count = size >> PAGE_SHIFT;
1283
1284         spin_lock_irqsave(&mapping->lock, flags);
1285         bitmap_clear(mapping->bitmaps[bitmap_index], start, count);
1286         spin_unlock_irqrestore(&mapping->lock, flags);
1287 }
1288
1289 /* We'll try 2M, 1M, 64K, and finally 4K; array must end with 0! */
1290 static const int iommu_order_array[] = { 9, 8, 4, 0 };
1291
1292 static struct page **__iommu_alloc_buffer(struct device *dev, size_t size,
1293                                           gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1294                                           int coherent_flag)
1295 {
1296         struct page **pages;
1297         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1298         int array_size = count * sizeof(struct page *);
1299         int i = 0;
1300         int order_idx = 0;
1301
1302         if (array_size <= PAGE_SIZE)
1303                 pages = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
1304         else
1305                 pages = vzalloc(array_size);
1306         if (!pages)
1307                 return NULL;
1308
1309         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS)
1310         {
1311                 unsigned long order = get_order(size);
1312                 struct page *page;
1313
1314                 page = dma_alloc_from_contiguous(dev, count, order);
1315                 if (!page)
1316                         goto error;
1317
1318                 __dma_clear_buffer(page, size, coherent_flag);
1319
1320                 for (i = 0; i < count; i++)
1321                         pages[i] = page + i;
1322
1323                 return pages;
1324         }
1325
1326         /* Go straight to 4K chunks if caller says it's OK. */
1327         if (attrs & DMA_ATTR_ALLOC_SINGLE_PAGES)
1328                 order_idx = ARRAY_SIZE(iommu_order_array) - 1;
1329
1330         /*
1331          * IOMMU can map any pages, so himem can also be used here
1332          */
1333         gfp |= __GFP_NOWARN | __GFP_HIGHMEM;
1334
1335         while (count) {
1336                 int j, order;
1337
1338                 order = iommu_order_array[order_idx];
1339
1340                 /* Drop down when we get small */
1341                 if (__fls(count) < order) {
1342                         order_idx++;
1343                         continue;
1344                 }
1345
1346                 if (order) {
1347                         /* See if it's easy to allocate a high-order chunk */
1348                         pages[i] = alloc_pages(gfp | __GFP_NORETRY, order);
1349
1350                         /* Go down a notch at first sign of pressure */
1351                         if (!pages[i]) {
1352                                 order_idx++;
1353                                 continue;
1354                         }
1355                 } else {
1356                         pages[i] = alloc_pages(gfp, 0);
1357                         if (!pages[i])
1358                                 goto error;
1359                 }
1360
1361                 if (order) {
1362                         split_page(pages[i], order);
1363                         j = 1 << order;
1364                         while (--j)
1365                                 pages[i + j] = pages[i] + j;
1366                 }
1367
1368                 __dma_clear_buffer(pages[i], PAGE_SIZE << order, coherent_flag);
1369                 i += 1 << order;
1370                 count -= 1 << order;
1371         }
1372
1373         return pages;
1374 error:
1375         while (i--)
1376                 if (pages[i])
1377                         __free_pages(pages[i], 0);
1378         kvfree(pages);
1379         return NULL;
1380 }
1381
1382 static int __iommu_free_buffer(struct device *dev, struct page **pages,
1383                                size_t size, unsigned long attrs)
1384 {
1385         int count = size >> PAGE_SHIFT;
1386         int i;
1387
1388         if (attrs & DMA_ATTR_FORCE_CONTIGUOUS) {
1389                 dma_release_from_contiguous(dev, pages[0], count);
1390         } else {
1391                 for (i = 0; i < count; i++)
1392                         if (pages[i])
1393                                 __free_pages(pages[i], 0);
1394         }
1395
1396         kvfree(pages);
1397         return 0;
1398 }
1399
1400 /*
1401  * Create a CPU mapping for a specified pages
1402  */
1403 static void *
1404 __iommu_alloc_remap(struct page **pages, size_t size, gfp_t gfp, pgprot_t prot,
1405                     const void *caller)
1406 {
1407         return dma_common_pages_remap(pages, size,
1408                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP, prot, caller);
1409 }
1410
1411 /*
1412  * Create a mapping in device IO address space for specified pages
1413  */
1414 static dma_addr_t
1415 __iommu_create_mapping(struct device *dev, struct page **pages, size_t size)
1416 {
1417         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1418         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1419         dma_addr_t dma_addr, iova;
1420         int i;
1421
1422         dma_addr = __alloc_iova(mapping, size);
1423         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1424                 return dma_addr;
1425
1426         iova = dma_addr;
1427         for (i = 0; i < count; ) {
1428                 int ret;
1429
1430                 unsigned int next_pfn = page_to_pfn(pages[i]) + 1;
1431                 phys_addr_t phys = page_to_phys(pages[i]);
1432                 unsigned int len, j;
1433
1434                 for (j = i + 1; j < count; j++, next_pfn++)
1435                         if (page_to_pfn(pages[j]) != next_pfn)
1436                                 break;
1437
1438                 len = (j - i) << PAGE_SHIFT;
1439                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len,
1440                                 IOMMU_READ|IOMMU_WRITE);
1441                 if (ret < 0)
1442                         goto fail;
1443                 iova += len;
1444                 i = j;
1445         }
1446         return dma_addr;
1447 fail:
1448         iommu_unmap(mapping->domain, dma_addr, iova-dma_addr);
1449         __free_iova(mapping, dma_addr, size);
1450         return DMA_ERROR_CODE;
1451 }
1452
1453 static int __iommu_remove_mapping(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size)
1454 {
1455         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1456
1457         /*
1458          * add optional in-page offset from iova to size and align
1459          * result to page size
1460          */
1461         size = PAGE_ALIGN((iova & ~PAGE_MASK) + size);
1462         iova &= PAGE_MASK;
1463
1464         iommu_unmap(mapping->domain, iova, size);
1465         __free_iova(mapping, iova, size);
1466         return 0;
1467 }
1468
1469 static struct page **__atomic_get_pages(void *addr)
1470 {
1471         struct page *page;
1472         phys_addr_t phys;
1473
1474         phys = gen_pool_virt_to_phys(atomic_pool, (unsigned long)addr);
1475         page = phys_to_page(phys);
1476
1477         return (struct page **)page;
1478 }
1479
1480 static struct page **__iommu_get_pages(void *cpu_addr, unsigned long attrs)
1481 {
1482         struct vm_struct *area;
1483
1484         if (__in_atomic_pool(cpu_addr, PAGE_SIZE))
1485                 return __atomic_get_pages(cpu_addr);
1486
1487         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1488                 return cpu_addr;
1489
1490         area = find_vm_area(cpu_addr);
1491         if (area && (area->flags & VM_ARM_DMA_CONSISTENT))
1492                 return area->pages;
1493         return NULL;
1494 }
1495
1496 static void *__iommu_alloc_simple(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp,
1497                                   dma_addr_t *handle, int coherent_flag)
1498 {
1499         struct page *page;
1500         void *addr;
1501
1502         if (coherent_flag  == COHERENT)
1503                 addr = __alloc_simple_buffer(dev, size, gfp, &page);
1504         else
1505                 addr = __alloc_from_pool(size, &page);
1506         if (!addr)
1507                 return NULL;
1508
1509         *handle = __iommu_create_mapping(dev, &page, size);
1510         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1511                 goto err_mapping;
1512
1513         return addr;
1514
1515 err_mapping:
1516         __free_from_pool(addr, size);
1517         return NULL;
1518 }
1519
1520 static void __iommu_free_atomic(struct device *dev, void *cpu_addr,
1521                         dma_addr_t handle, size_t size, int coherent_flag)
1522 {
1523         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1524         if (coherent_flag == COHERENT)
1525                 __dma_free_buffer(virt_to_page(cpu_addr), size);
1526         else
1527                 __free_from_pool(cpu_addr, size);
1528 }
1529
1530 static void *__arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1531             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs,
1532             int coherent_flag)
1533 {
1534         pgprot_t prot = __get_dma_pgprot(attrs, PAGE_KERNEL);
1535         struct page **pages;
1536         void *addr = NULL;
1537
1538         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1539         size = PAGE_ALIGN(size);
1540
1541         if (coherent_flag  == COHERENT || !gfpflags_allow_blocking(gfp))
1542                 return __iommu_alloc_simple(dev, size, gfp, handle,
1543                                             coherent_flag);
1544
1545         /*
1546          * Following is a work-around (a.k.a. hack) to prevent pages
1547          * with __GFP_COMP being passed to split_page() which cannot
1548          * handle them.  The real problem is that this flag probably
1549          * should be 0 on ARM as it is not supported on this
1550          * platform; see CONFIG_HUGETLBFS.
1551          */
1552         gfp &= ~(__GFP_COMP);
1553
1554         pages = __iommu_alloc_buffer(dev, size, gfp, attrs, coherent_flag);
1555         if (!pages)
1556                 return NULL;
1557
1558         *handle = __iommu_create_mapping(dev, pages, size);
1559         if (*handle == DMA_ERROR_CODE)
1560                 goto err_buffer;
1561
1562         if (attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING)
1563                 return pages;
1564
1565         addr = __iommu_alloc_remap(pages, size, gfp, prot,
1566                                    __builtin_return_address(0));
1567         if (!addr)
1568                 goto err_mapping;
1569
1570         return addr;
1571
1572 err_mapping:
1573         __iommu_remove_mapping(dev, *handle, size);
1574 err_buffer:
1575         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1576         return NULL;
1577 }
1578
1579 static void *arm_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1580             dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1581 {
1582         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, NORMAL);
1583 }
1584
1585 static void *arm_coherent_iommu_alloc_attrs(struct device *dev, size_t size,
1586                     dma_addr_t *handle, gfp_t gfp, unsigned long attrs)
1587 {
1588         return __arm_iommu_alloc_attrs(dev, size, handle, gfp, attrs, COHERENT);
1589 }
1590
1591 static int __arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev, struct vm_area_struct *vma,
1592                     void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1593                     unsigned long attrs)
1594 {
1595         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1596         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1597         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1598         unsigned long nr_pages = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1599         unsigned long off = vma->vm_pgoff;
1600
1601         if (!pages)
1602                 return -ENXIO;
1603
1604         if (off >= nr_pages || (usize >> PAGE_SHIFT) > nr_pages - off)
1605                 return -ENXIO;
1606
1607         pages += off;
1608
1609         do {
1610                 int ret = vm_insert_page(vma, uaddr, *pages++);
1611                 if (ret) {
1612                         pr_err("Remapping memory failed: %d\n", ret);
1613                         return ret;
1614                 }
1615                 uaddr += PAGE_SIZE;
1616                 usize -= PAGE_SIZE;
1617         } while (usize > 0);
1618
1619         return 0;
1620 }
1621 static int arm_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1622                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1623                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1624 {
1625         vma->vm_page_prot = __get_dma_pgprot(attrs, vma->vm_page_prot);
1626
1627         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1628 }
1629
1630 static int arm_coherent_iommu_mmap_attrs(struct device *dev,
1631                 struct vm_area_struct *vma, void *cpu_addr,
1632                 dma_addr_t dma_addr, size_t size, unsigned long attrs)
1633 {
1634         return __arm_iommu_mmap_attrs(dev, vma, cpu_addr, dma_addr, size, attrs);
1635 }
1636
1637 /*
1638  * free a page as defined by the above mapping.
1639  * Must not be called with IRQs disabled.
1640  */
1641 void __arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr,
1642         dma_addr_t handle, unsigned long attrs, int coherent_flag)
1643 {
1644         struct page **pages;
1645         size = PAGE_ALIGN(size);
1646
1647         if (coherent_flag == COHERENT || __in_atomic_pool(cpu_addr, size)) {
1648                 __iommu_free_atomic(dev, cpu_addr, handle, size, coherent_flag);
1649                 return;
1650         }
1651
1652         pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1653         if (!pages) {
1654                 WARN(1, "trying to free invalid coherent area: %p\n", cpu_addr);
1655                 return;
1656         }
1657
1658         if ((attrs & DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING) == 0) {
1659                 dma_common_free_remap(cpu_addr, size,
1660                         VM_ARM_DMA_CONSISTENT | VM_USERMAP);
1661         }
1662
1663         __iommu_remove_mapping(dev, handle, size);
1664         __iommu_free_buffer(dev, pages, size, attrs);
1665 }
1666
1667 void arm_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1668                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1669 {
1670         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, NORMAL);
1671 }
1672
1673 void arm_coherent_iommu_free_attrs(struct device *dev, size_t size,
1674                     void *cpu_addr, dma_addr_t handle, unsigned long attrs)
1675 {
1676         __arm_iommu_free_attrs(dev, size, cpu_addr, handle, attrs, COHERENT);
1677 }
1678
1679 static int arm_iommu_get_sgtable(struct device *dev, struct sg_table *sgt,
1680                                  void *cpu_addr, dma_addr_t dma_addr,
1681                                  size_t size, unsigned long attrs)
1682 {
1683         unsigned int count = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
1684         struct page **pages = __iommu_get_pages(cpu_addr, attrs);
1685
1686         if (!pages)
1687                 return -ENXIO;
1688
1689         return sg_alloc_table_from_pages(sgt, pages, count, 0, size,
1690                                          GFP_KERNEL);
1691 }
1692
1693 static int __dma_direction_to_prot(enum dma_data_direction dir)
1694 {
1695         int prot;
1696
1697         switch (dir) {
1698         case DMA_BIDIRECTIONAL:
1699                 prot = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
1700                 break;
1701         case DMA_TO_DEVICE:
1702                 prot = IOMMU_READ;
1703                 break;
1704         case DMA_FROM_DEVICE:
1705                 prot = IOMMU_WRITE;
1706                 break;
1707         default:
1708                 prot = 0;
1709         }
1710
1711         return prot;
1712 }
1713
1714 /*
1715  * Map a part of the scatter-gather list into contiguous io address space
1716  */
1717 static int __map_sg_chunk(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1718                           size_t size, dma_addr_t *handle,
1719                           enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1720                           bool is_coherent)
1721 {
1722         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1723         dma_addr_t iova, iova_base;
1724         int ret = 0;
1725         unsigned int count;
1726         struct scatterlist *s;
1727         int prot;
1728
1729         size = PAGE_ALIGN(size);
1730         *handle = DMA_ERROR_CODE;
1731
1732         iova_base = iova = __alloc_iova(mapping, size);
1733         if (iova == DMA_ERROR_CODE)
1734                 return -ENOMEM;
1735
1736         for (count = 0, s = sg; count < (size >> PAGE_SHIFT); s = sg_next(s)) {
1737                 phys_addr_t phys = page_to_phys(sg_page(s));
1738                 unsigned int len = PAGE_ALIGN(s->offset + s->length);
1739
1740                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1741                         __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1742
1743                 prot = __dma_direction_to_prot(dir);
1744
1745                 ret = iommu_map(mapping->domain, iova, phys, len, prot);
1746                 if (ret < 0)
1747                         goto fail;
1748                 count += len >> PAGE_SHIFT;
1749                 iova += len;
1750         }
1751         *handle = iova_base;
1752
1753         return 0;
1754 fail:
1755         iommu_unmap(mapping->domain, iova_base, count * PAGE_SIZE);
1756         __free_iova(mapping, iova_base, size);
1757         return ret;
1758 }
1759
1760 static int __iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1761                      enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs,
1762                      bool is_coherent)
1763 {
1764         struct scatterlist *s = sg, *dma = sg, *start = sg;
1765         int i, count = 0;
1766         unsigned int offset = s->offset;
1767         unsigned int size = s->offset + s->length;
1768         unsigned int max = dma_get_max_seg_size(dev);
1769
1770         for (i = 1; i < nents; i++) {
1771                 s = sg_next(s);
1772
1773                 s->dma_address = DMA_ERROR_CODE;
1774                 s->dma_length = 0;
1775
1776                 if (s->offset || (size & ~PAGE_MASK) || size + s->length > max) {
1777                         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address,
1778                             dir, attrs, is_coherent) < 0)
1779                                 goto bad_mapping;
1780
1781                         dma->dma_address += offset;
1782                         dma->dma_length = size - offset;
1783
1784                         size = offset = s->offset;
1785                         start = s;
1786                         dma = sg_next(dma);
1787                         count += 1;
1788                 }
1789                 size += s->length;
1790         }
1791         if (__map_sg_chunk(dev, start, size, &dma->dma_address, dir, attrs,
1792                 is_coherent) < 0)
1793                 goto bad_mapping;
1794
1795         dma->dma_address += offset;
1796         dma->dma_length = size - offset;
1797
1798         return count+1;
1799
1800 bad_mapping:
1801         for_each_sg(sg, s, count, i)
1802                 __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s), sg_dma_len(s));
1803         return 0;
1804 }
1805
1806 /**
1807  * arm_coherent_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1808  * @dev: valid struct device pointer
1809  * @sg: list of buffers
1810  * @nents: number of buffers to map
1811  * @dir: DMA transfer direction
1812  *
1813  * Map a set of i/o coherent buffers described by scatterlist in streaming
1814  * mode for DMA. The scatter gather list elements are merged together (if
1815  * possible) and tagged with the appropriate dma address and length. They are
1816  * obtained via sg_dma_{address,length}.
1817  */
1818 int arm_coherent_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1819                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1820 {
1821         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1822 }
1823
1824 /**
1825  * arm_iommu_map_sg - map a set of SG buffers for streaming mode DMA
1826  * @dev: valid struct device pointer
1827  * @sg: list of buffers
1828  * @nents: number of buffers to map
1829  * @dir: DMA transfer direction
1830  *
1831  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
1832  * The scatter gather list elements are merged together (if possible) and
1833  * tagged with the appropriate dma address and length. They are obtained via
1834  * sg_dma_{address,length}.
1835  */
1836 int arm_iommu_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1837                 int nents, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1838 {
1839         return __iommu_map_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1840 }
1841
1842 static void __iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1843                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1844                 unsigned long attrs, bool is_coherent)
1845 {
1846         struct scatterlist *s;
1847         int i;
1848
1849         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
1850                 if (sg_dma_len(s))
1851                         __iommu_remove_mapping(dev, sg_dma_address(s),
1852                                                sg_dma_len(s));
1853                 if (!is_coherent && (attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1854                         __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset,
1855                                               s->length, dir);
1856         }
1857 }
1858
1859 /**
1860  * arm_coherent_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1861  * @dev: valid struct device pointer
1862  * @sg: list of buffers
1863  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1864  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1865  *
1866  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1867  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1868  */
1869 void arm_coherent_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1870                 int nents, enum dma_data_direction dir,
1871                 unsigned long attrs)
1872 {
1873         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, true);
1874 }
1875
1876 /**
1877  * arm_iommu_unmap_sg - unmap a set of SG buffers mapped by dma_map_sg
1878  * @dev: valid struct device pointer
1879  * @sg: list of buffers
1880  * @nents: number of buffers to unmap (same as was passed to dma_map_sg)
1881  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1882  *
1883  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, CPU access
1884  * rules concerning calls here are the same as for dma_unmap_single().
1885  */
1886 void arm_iommu_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
1887                         enum dma_data_direction dir,
1888                         unsigned long attrs)
1889 {
1890         __iommu_unmap_sg(dev, sg, nents, dir, attrs, false);
1891 }
1892
1893 /**
1894  * arm_iommu_sync_sg_for_cpu
1895  * @dev: valid struct device pointer
1896  * @sg: list of buffers
1897  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1898  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1899  */
1900 void arm_iommu_sync_sg_for_cpu(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1901                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1902 {
1903         struct scatterlist *s;
1904         int i;
1905
1906         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1907                 __dma_page_dev_to_cpu(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1908
1909 }
1910
1911 /**
1912  * arm_iommu_sync_sg_for_device
1913  * @dev: valid struct device pointer
1914  * @sg: list of buffers
1915  * @nents: number of buffers to map (returned from dma_map_sg)
1916  * @dir: DMA transfer direction (same as was passed to dma_map_sg)
1917  */
1918 void arm_iommu_sync_sg_for_device(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
1919                         int nents, enum dma_data_direction dir)
1920 {
1921         struct scatterlist *s;
1922         int i;
1923
1924         for_each_sg(sg, s, nents, i)
1925                 __dma_page_cpu_to_dev(sg_page(s), s->offset, s->length, dir);
1926 }
1927
1928
1929 /**
1930  * arm_coherent_iommu_map_page
1931  * @dev: valid struct device pointer
1932  * @page: page that buffer resides in
1933  * @offset: offset into page for start of buffer
1934  * @size: size of buffer to map
1935  * @dir: DMA transfer direction
1936  *
1937  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1938  */
1939 static dma_addr_t arm_coherent_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1940              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1941              unsigned long attrs)
1942 {
1943         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1944         dma_addr_t dma_addr;
1945         int ret, prot, len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1946
1947         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
1948         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
1949                 return dma_addr;
1950
1951         prot = __dma_direction_to_prot(dir);
1952
1953         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, page_to_phys(page), len, prot);
1954         if (ret < 0)
1955                 goto fail;
1956
1957         return dma_addr + offset;
1958 fail:
1959         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
1960         return DMA_ERROR_CODE;
1961 }
1962
1963 /**
1964  * arm_iommu_map_page
1965  * @dev: valid struct device pointer
1966  * @page: page that buffer resides in
1967  * @offset: offset into page for start of buffer
1968  * @size: size of buffer to map
1969  * @dir: DMA transfer direction
1970  *
1971  * IOMMU aware version of arm_dma_map_page()
1972  */
1973 static dma_addr_t arm_iommu_map_page(struct device *dev, struct page *page,
1974              unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction dir,
1975              unsigned long attrs)
1976 {
1977         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
1978                 __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
1979
1980         return arm_coherent_iommu_map_page(dev, page, offset, size, dir, attrs);
1981 }
1982
1983 /**
1984  * arm_coherent_iommu_unmap_page
1985  * @dev: valid struct device pointer
1986  * @handle: DMA address of buffer
1987  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
1988  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
1989  *
1990  * Coherent IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
1991  */
1992 static void arm_coherent_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
1993                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
1994 {
1995         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
1996         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
1997         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
1998         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
1999
2000         if (!iova)
2001                 return;
2002
2003         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2004         __free_iova(mapping, iova, len);
2005 }
2006
2007 /**
2008  * arm_iommu_unmap_page
2009  * @dev: valid struct device pointer
2010  * @handle: DMA address of buffer
2011  * @size: size of buffer (same as passed to dma_map_page)
2012  * @dir: DMA transfer direction (same as passed to dma_map_page)
2013  *
2014  * IOMMU aware version of arm_dma_unmap_page()
2015  */
2016 static void arm_iommu_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t handle,
2017                 size_t size, enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2018 {
2019         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2020         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2021         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2022         int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2023         int len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2024
2025         if (!iova)
2026                 return;
2027
2028         if ((attrs & DMA_ATTR_SKIP_CPU_SYNC) == 0)
2029                 __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2030
2031         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2032         __free_iova(mapping, iova, len);
2033 }
2034
2035 /**
2036  * arm_iommu_map_resource - map a device resource for DMA
2037  * @dev: valid struct device pointer
2038  * @phys_addr: physical address of resource
2039  * @size: size of resource to map
2040  * @dir: DMA transfer direction
2041  */
2042 static dma_addr_t arm_iommu_map_resource(struct device *dev,
2043                 phys_addr_t phys_addr, size_t size,
2044                 enum dma_data_direction dir, unsigned long attrs)
2045 {
2046         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2047         dma_addr_t dma_addr;
2048         int ret, prot;
2049         phys_addr_t addr = phys_addr & PAGE_MASK;
2050         unsigned int offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;
2051         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2052
2053         dma_addr = __alloc_iova(mapping, len);
2054         if (dma_addr == DMA_ERROR_CODE)
2055                 return dma_addr;
2056
2057         prot = __dma_direction_to_prot(dir) | IOMMU_MMIO;
2058
2059         ret = iommu_map(mapping->domain, dma_addr, addr, len, prot);
2060         if (ret < 0)
2061                 goto fail;
2062
2063         return dma_addr + offset;
2064 fail:
2065         __free_iova(mapping, dma_addr, len);
2066         return DMA_ERROR_CODE;
2067 }
2068
2069 /**
2070  * arm_iommu_unmap_resource - unmap a device DMA resource
2071  * @dev: valid struct device pointer
2072  * @dma_handle: DMA address to resource
2073  * @size: size of resource to map
2074  * @dir: DMA transfer direction
2075  */
2076 static void arm_iommu_unmap_resource(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
2077                 size_t size, enum dma_data_direction dir,
2078                 unsigned long attrs)
2079 {
2080         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2081         dma_addr_t iova = dma_handle & PAGE_MASK;
2082         unsigned int offset = dma_handle & ~PAGE_MASK;
2083         size_t len = PAGE_ALIGN(size + offset);
2084
2085         if (!iova)
2086                 return;
2087
2088         iommu_unmap(mapping->domain, iova, len);
2089         __free_iova(mapping, iova, len);
2090 }
2091
2092 static void arm_iommu_sync_single_for_cpu(struct device *dev,
2093                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2094 {
2095         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2096         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2097         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2098         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2099
2100         if (!iova)
2101                 return;
2102
2103         __dma_page_dev_to_cpu(page, offset, size, dir);
2104 }
2105
2106 static void arm_iommu_sync_single_for_device(struct device *dev,
2107                 dma_addr_t handle, size_t size, enum dma_data_direction dir)
2108 {
2109         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2110         dma_addr_t iova = handle & PAGE_MASK;
2111         struct page *page = phys_to_page(iommu_iova_to_phys(mapping->domain, iova));
2112         unsigned int offset = handle & ~PAGE_MASK;
2113
2114         if (!iova)
2115                 return;
2116
2117         __dma_page_cpu_to_dev(page, offset, size, dir);
2118 }
2119
2120 struct dma_map_ops iommu_ops = {
2121         .alloc          = arm_iommu_alloc_attrs,
2122         .free           = arm_iommu_free_attrs,
2123         .mmap           = arm_iommu_mmap_attrs,
2124         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2125
2126         .map_page               = arm_iommu_map_page,
2127         .unmap_page             = arm_iommu_unmap_page,
2128         .sync_single_for_cpu    = arm_iommu_sync_single_for_cpu,
2129         .sync_single_for_device = arm_iommu_sync_single_for_device,
2130
2131         .map_sg                 = arm_iommu_map_sg,
2132         .unmap_sg               = arm_iommu_unmap_sg,
2133         .sync_sg_for_cpu        = arm_iommu_sync_sg_for_cpu,
2134         .sync_sg_for_device     = arm_iommu_sync_sg_for_device,
2135
2136         .map_resource           = arm_iommu_map_resource,
2137         .unmap_resource         = arm_iommu_unmap_resource,
2138 };
2139
2140 struct dma_map_ops iommu_coherent_ops = {
2141         .alloc          = arm_coherent_iommu_alloc_attrs,
2142         .free           = arm_coherent_iommu_free_attrs,
2143         .mmap           = arm_coherent_iommu_mmap_attrs,
2144         .get_sgtable    = arm_iommu_get_sgtable,
2145
2146         .map_page       = arm_coherent_iommu_map_page,
2147         .unmap_page     = arm_coherent_iommu_unmap_page,
2148
2149         .map_sg         = arm_coherent_iommu_map_sg,
2150         .unmap_sg       = arm_coherent_iommu_unmap_sg,
2151
2152         .map_resource   = arm_iommu_map_resource,
2153         .unmap_resource = arm_iommu_unmap_resource,
2154 };
2155
2156 /**
2157  * arm_iommu_create_mapping
2158  * @bus: pointer to the bus holding the client device (for IOMMU calls)
2159  * @base: start address of the valid IO address space
2160  * @size: maximum size of the valid IO address space
2161  *
2162  * Creates a mapping structure which holds information about used/unused
2163  * IO address ranges, which is required to perform memory allocation and
2164  * mapping with IOMMU aware functions.
2165  *
2166  * The client device need to be attached to the mapping with
2167  * arm_iommu_attach_device function.
2168  */
2169 struct dma_iommu_mapping *
2170 arm_iommu_create_mapping(struct bus_type *bus, dma_addr_t base, u64 size)
2171 {
2172         unsigned int bits = size >> PAGE_SHIFT;
2173         unsigned int bitmap_size = BITS_TO_LONGS(bits) * sizeof(long);
2174         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2175         int extensions = 1;
2176         int err = -ENOMEM;
2177
2178         /* currently only 32-bit DMA address space is supported */
2179         if (size > DMA_BIT_MASK(32) + 1)
2180                 return ERR_PTR(-ERANGE);
2181
2182         if (!bitmap_size)
2183                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2184
2185         if (bitmap_size > PAGE_SIZE) {
2186                 extensions = bitmap_size / PAGE_SIZE;
2187                 bitmap_size = PAGE_SIZE;
2188         }
2189
2190         mapping = kzalloc(sizeof(struct dma_iommu_mapping), GFP_KERNEL);
2191         if (!mapping)
2192                 goto err;
2193
2194         mapping->bitmap_size = bitmap_size;
2195         mapping->bitmaps = kzalloc(extensions * sizeof(unsigned long *),
2196                                 GFP_KERNEL);
2197         if (!mapping->bitmaps)
2198                 goto err2;
2199
2200         mapping->bitmaps[0] = kzalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
2201         if (!mapping->bitmaps[0])
2202                 goto err3;
2203
2204         mapping->nr_bitmaps = 1;
2205         mapping->extensions = extensions;
2206         mapping->base = base;
2207         mapping->bits = BITS_PER_BYTE * bitmap_size;
2208
2209         spin_lock_init(&mapping->lock);
2210
2211         mapping->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2212         if (!mapping->domain)
2213                 goto err4;
2214
2215         kref_init(&mapping->kref);
2216         return mapping;
2217 err4:
2218         kfree(mapping->bitmaps[0]);
2219 err3:
2220         kfree(mapping->bitmaps);
2221 err2:
2222         kfree(mapping);
2223 err:
2224         return ERR_PTR(err);
2225 }
2226 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_create_mapping);
2227
2228 static void release_iommu_mapping(struct kref *kref)
2229 {
2230         int i;
2231         struct dma_iommu_mapping *mapping =
2232                 container_of(kref, struct dma_iommu_mapping, kref);
2233
2234         iommu_domain_free(mapping->domain);
2235         for (i = 0; i < mapping->nr_bitmaps; i++)
2236                 kfree(mapping->bitmaps[i]);
2237         kfree(mapping->bitmaps);
2238         kfree(mapping);
2239 }
2240
2241 static int extend_iommu_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2242 {
2243         int next_bitmap;
2244
2245         if (mapping->nr_bitmaps >= mapping->extensions)
2246                 return -EINVAL;
2247
2248         next_bitmap = mapping->nr_bitmaps;
2249         mapping->bitmaps[next_bitmap] = kzalloc(mapping->bitmap_size,
2250                                                 GFP_ATOMIC);
2251         if (!mapping->bitmaps[next_bitmap])
2252                 return -ENOMEM;
2253
2254         mapping->nr_bitmaps++;
2255
2256         return 0;
2257 }
2258
2259 void arm_iommu_release_mapping(struct dma_iommu_mapping *mapping)
2260 {
2261         if (mapping)
2262                 kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2263 }
2264 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_release_mapping);
2265
2266 static int __arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2267                                      struct dma_iommu_mapping *mapping)
2268 {
2269         int err;
2270
2271         err = iommu_attach_device(mapping->domain, dev);
2272         if (err)
2273                 return err;
2274
2275         kref_get(&mapping->kref);
2276         to_dma_iommu_mapping(dev) = mapping;
2277
2278         pr_debug("Attached IOMMU controller to %s device.\n", dev_name(dev));
2279         return 0;
2280 }
2281
2282 /**
2283  * arm_iommu_attach_device
2284  * @dev: valid struct device pointer
2285  * @mapping: io address space mapping structure (returned from
2286  *      arm_iommu_create_mapping)
2287  *
2288  * Attaches specified io address space mapping to the provided device.
2289  * This replaces the dma operations (dma_map_ops pointer) with the
2290  * IOMMU aware version.
2291  *
2292  * More than one client might be attached to the same io address space
2293  * mapping.
2294  */
2295 int arm_iommu_attach_device(struct device *dev,
2296                             struct dma_iommu_mapping *mapping)
2297 {
2298         int err;
2299
2300         err = __arm_iommu_attach_device(dev, mapping);
2301         if (err)
2302                 return err;
2303
2304         set_dma_ops(dev, &iommu_ops);
2305         return 0;
2306 }
2307 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_attach_device);
2308
2309 static void __arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2310 {
2311         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2312
2313         mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2314         if (!mapping) {
2315                 dev_warn(dev, "Not attached\n");
2316                 return;
2317         }
2318
2319         iommu_detach_device(mapping->domain, dev);
2320         kref_put(&mapping->kref, release_iommu_mapping);
2321         to_dma_iommu_mapping(dev) = NULL;
2322
2323         pr_debug("Detached IOMMU controller from %s device.\n", dev_name(dev));
2324 }
2325
2326 /**
2327  * arm_iommu_detach_device
2328  * @dev: valid struct device pointer
2329  *
2330  * Detaches the provided device from a previously attached map.
2331  * This voids the dma operations (dma_map_ops pointer)
2332  */
2333 void arm_iommu_detach_device(struct device *dev)
2334 {
2335         __arm_iommu_detach_device(dev);
2336         set_dma_ops(dev, NULL);
2337 }
2338 EXPORT_SYMBOL_GPL(arm_iommu_detach_device);
2339
2340 static struct dma_map_ops *arm_get_iommu_dma_map_ops(bool coherent)
2341 {
2342         return coherent ? &iommu_coherent_ops : &iommu_ops;
2343 }
2344
2345 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2346                                     const struct iommu_ops *iommu)
2347 {
2348         struct dma_iommu_mapping *mapping;
2349
2350         if (!iommu)
2351                 return false;
2352
2353         mapping = arm_iommu_create_mapping(dev->bus, dma_base, size);
2354         if (IS_ERR(mapping)) {
2355                 pr_warn("Failed to create %llu-byte IOMMU mapping for device %s\n",
2356                                 size, dev_name(dev));
2357                 return false;
2358         }
2359
2360         if (__arm_iommu_attach_device(dev, mapping)) {
2361                 pr_warn("Failed to attached device %s to IOMMU_mapping\n",
2362                                 dev_name(dev));
2363                 arm_iommu_release_mapping(mapping);
2364                 return false;
2365         }
2366
2367         return true;
2368 }
2369
2370 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev)
2371 {
2372         struct dma_iommu_mapping *mapping = to_dma_iommu_mapping(dev);
2373
2374         if (!mapping)
2375                 return;
2376
2377         __arm_iommu_detach_device(dev);
2378         arm_iommu_release_mapping(mapping);
2379 }
2380
2381 #else
2382
2383 static bool arm_setup_iommu_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2384                                     const struct iommu_ops *iommu)
2385 {
2386         return false;
2387 }
2388
2389 static void arm_teardown_iommu_dma_ops(struct device *dev) { }
2390
2391 #define arm_get_iommu_dma_map_ops arm_get_dma_map_ops
2392
2393 #endif  /* CONFIG_ARM_DMA_USE_IOMMU */
2394
2395 static struct dma_map_ops *arm_get_dma_map_ops(bool coherent)
2396 {
2397         return coherent ? &arm_coherent_dma_ops : &arm_dma_ops;
2398 }
2399
2400 void arch_setup_dma_ops(struct device *dev, u64 dma_base, u64 size,
2401                         const struct iommu_ops *iommu, bool coherent)
2402 {
2403         struct dma_map_ops *dma_ops;
2404
2405         dev->archdata.dma_coherent = coherent;
2406         if (arm_setup_iommu_dma_ops(dev, dma_base, size, iommu))
2407                 dma_ops = arm_get_iommu_dma_map_ops(coherent);
2408         else
2409                 dma_ops = arm_get_dma_map_ops(coherent);
2410
2411         set_dma_ops(dev, dma_ops);
2412 }
2413
2414 void arch_teardown_dma_ops(struct device *dev)
2415 {
2416         arm_teardown_iommu_dma_ops(dev);
2417 }