SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - arch/x86/kernel/amd_iommu.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2007-2009 Advanced Micro Devices, Inc.
   3  * Author: Joerg Roedel <joerg.roedel@amd.com>
   4  *         Leo Duran <leo.duran@amd.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   7  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published
   8  * by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  18  */
  19
  20 #include <linux/pci.h>
  21 #include <linux/gfp.h>
  22 #include <linux/bitops.h>
  23 #include <linux/debugfs.h>
  24 #include <linux/scatterlist.h>
  25 #include <linux/dma-mapping.h>
  26 #include <linux/iommu-helper.h>
  27 #include <linux/iommu.h>
  28 #include <asm/proto.h>
  29 #include <asm/iommu.h>
  30 #include <asm/gart.h>
  31 #include <asm/amd_iommu_proto.h>
  32 #include <asm/amd_iommu_types.h>
  33 #include <asm/amd_iommu.h>
  34
  35 #define CMD_SET_TYPE(cmd, t) ((cmd)->data[1] |= ((t) << 28))
  36
  37 #define EXIT_LOOP_COUNT 10000000
  38
  39 static DEFINE_RWLOCK(amd_iommu_devtable_lock);
  40
  41 /* A list of preallocated protection domains */
  42 static LIST_HEAD(iommu_pd_list);
  43 static DEFINE_SPINLOCK(iommu_pd_list_lock);
  44
  45 /*
  46  * Domain for untranslated devices - only allocated
  47  * if iommu=pt passed on kernel cmd line.
  48  */
  49 static struct protection_domain *pt_domain;
  50
  51 static struct iommu_ops amd_iommu_ops;
  52
  53 /*
  54  * general struct to manage commands send to an IOMMU
  55  */
  56 struct iommu_cmd {
  57         u32 data[4];
  58 };
  59
  60 static void reset_iommu_command_buffer(struct amd_iommu *iommu);
  61 static void update_domain(struct protection_domain *domain);
  62
  63 /****************************************************************************
  64  *
  65  * Helper functions
  66  *
  67  ****************************************************************************/
  68
  69 static inline u16 get_device_id(struct device *dev)
  70 {
  71         struct pci_dev *pdev = to_pci_dev(dev);
  72
  73         return calc_devid(pdev->bus->number, pdev->devfn);
  74 }
  75
  76 static struct iommu_dev_data *get_dev_data(struct device *dev)
  77 {
  78         return dev->archdata.iommu;
  79 }
  80
  81 /*
  82  * In this function the list of preallocated protection domains is traversed to
  83  * find the domain for a specific device
  84  */
  85 static struct dma_ops_domain *find_protection_domain(u16 devid)
  86 {
  87         struct dma_ops_domain *entry, *ret = NULL;
  88         unsigned long flags;
  89         u16 alias = amd_iommu_alias_table[devid];
  90
  91         if (list_empty(&iommu_pd_list))
  92                 return NULL;
  93
  94         spin_lock_irqsave(&iommu_pd_list_lock, flags);
  95
  96         list_for_each_entry(entry, &iommu_pd_list, list) {
  97                 if (entry->target_dev == devid ||
  98                     entry->target_dev == alias) {
  99                         ret = entry;
 100                         break;
 101                 }
 102         }
 103
 104         spin_unlock_irqrestore(&iommu_pd_list_lock, flags);
 105
 106         return ret;
 107 }
 108
 109 /*
 110  * This function checks if the driver got a valid device from the caller to
 111  * avoid dereferencing invalid pointers.
 112  */
 113 static bool check_device(struct device *dev)
 114 {
 115         u16 devid;
 116
 117         if (!dev || !dev->dma_mask)
 118                 return false;
 119
 120         /* No device or no PCI device */
 121         if (!dev || dev->bus != &pci_bus_type)
 122                 return false;
 123
 124         devid = get_device_id(dev);
 125
 126         /* Out of our scope? */
 127         if (devid > amd_iommu_last_bdf)
 128                 return false;
 129
 130         if (amd_iommu_rlookup_table[devid] == NULL)
 131                 return false;
 132
 133         return true;
 134 }
 135
 136 static int iommu_init_device(struct device *dev)
 137 {
 138         struct iommu_dev_data *dev_data;
 139         struct pci_dev *pdev;
 140         u16 devid, alias;
 141
 142         if (dev->archdata.iommu)
 143                 return 0;
 144
 145         dev_data = kzalloc(sizeof(*dev_data), GFP_KERNEL);
 146         if (!dev_data)
 147                 return -ENOMEM;
 148
 149         devid = get_device_id(dev);
 150         alias = amd_iommu_alias_table[devid];
 151         pdev = pci_get_bus_and_slot(PCI_BUS(alias), alias & 0xff);
 152         if (pdev)
 153                 dev_data->alias = &pdev->dev;
 154
 155         atomic_set(&dev_data->bind, 0);
 156
 157         dev->archdata.iommu = dev_data;
 158
 159
 160         return 0;
 161 }
 162
 163 static void iommu_uninit_device(struct device *dev)
 164 {
 165         kfree(dev->archdata.iommu);
 166 }
 167 #ifdef CONFIG_AMD_IOMMU_STATS
 168
 169 /*
 170  * Initialization code for statistics collection
 171  */
 172
 173 DECLARE_STATS_COUNTER(compl_wait);
 174 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_map_single);
 175 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_unmap_single);
 176 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_map_sg);
 177 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_unmap_sg);
 178 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_alloc_coherent);
 179 DECLARE_STATS_COUNTER(cnt_free_coherent);
 180 DECLARE_STATS_COUNTER(cross_page);
 181 DECLARE_STATS_COUNTER(domain_flush_single);
 182 DECLARE_STATS_COUNTER(domain_flush_all);
 183 DECLARE_STATS_COUNTER(alloced_io_mem);
 184 DECLARE_STATS_COUNTER(total_map_requests);
 185
 186 static struct dentry *stats_dir;
 187 static struct dentry *de_fflush;
 188
 189 static void amd_iommu_stats_add(struct __iommu_counter *cnt)
 190 {
 191         if (stats_dir == NULL)
 192                 return;
 193
 194         cnt->dent = debugfs_create_u64(cnt->name, 0444, stats_dir,
 195                                        &cnt->value);
 196 }
 197
 198 static void amd_iommu_stats_init(void)
 199 {
 200         stats_dir = debugfs_create_dir("amd-iommu", NULL);
 201         if (stats_dir == NULL)
 202                 return;
 203
 204         de_fflush  = debugfs_create_bool("fullflush", 0444, stats_dir,
 205                                          (u32 *)&amd_iommu_unmap_flush);
 206
 207         amd_iommu_stats_add(&compl_wait);
 208         amd_iommu_stats_add(&cnt_map_single);
 209         amd_iommu_stats_add(&cnt_unmap_single);
 210         amd_iommu_stats_add(&cnt_map_sg);
 211         amd_iommu_stats_add(&cnt_unmap_sg);
 212         amd_iommu_stats_add(&cnt_alloc_coherent);
 213         amd_iommu_stats_add(&cnt_free_coherent);
 214         amd_iommu_stats_add(&cross_page);
 215         amd_iommu_stats_add(&domain_flush_single);
 216         amd_iommu_stats_add(&domain_flush_all);
 217         amd_iommu_stats_add(&alloced_io_mem);
 218         amd_iommu_stats_add(&total_map_requests);
 219 }
 220
 221 #endif
 222
 223 /****************************************************************************
 224  *
 225  * Interrupt handling functions
 226  *
 227  ****************************************************************************/
 228
 229 static void dump_dte_entry(u16 devid)
 230 {
 231         int i;
 232
 233         for (i = 0; i < 8; ++i)
 234                 pr_err("AMD-Vi: DTE[%d]: %08x\n", i,
 235                         amd_iommu_dev_table[devid].data[i]);
 236 }
 237
 238 static void dump_command(unsigned long phys_addr)
 239 {
 240         struct iommu_cmd *cmd = phys_to_virt(phys_addr);
 241         int i;
 242
 243         for (i = 0; i < 4; ++i)
 244                 pr_err("AMD-Vi: CMD[%d]: %08x\n", i, cmd->data[i]);
 245 }
 246
 247 static void iommu_print_event(struct amd_iommu *iommu, void *__evt)
 248 {
 249         u32 *event = __evt;
 250         int type  = (event[1] >> EVENT_TYPE_SHIFT)  & EVENT_TYPE_MASK;
 251         int devid = (event[0] >> EVENT_DEVID_SHIFT) & EVENT_DEVID_MASK;
 252         int domid = (event[1] >> EVENT_DOMID_SHIFT) & EVENT_DOMID_MASK;
 253         int flags = (event[1] >> EVENT_FLAGS_SHIFT) & EVENT_FLAGS_MASK;
 254         u64 address = (u64)(((u64)event[3]) << 32) | event[2];
 255
 256         printk(KERN_ERR "AMD-Vi: Event logged [");
 257
 258         switch (type) {
 259         case EVENT_TYPE_ILL_DEV:
 260                 printk("ILLEGAL_DEV_TABLE_ENTRY device=%02x:%02x.%x "
 261                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
 262                        PCI_BUS(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 263                        address, flags);
 264                 dump_dte_entry(devid);
 265                 break;
 266         case EVENT_TYPE_IO_FAULT:
 267                 printk("IO_PAGE_FAULT device=%02x:%02x.%x "
 268                        "domain=0x%04x address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
 269                        PCI_BUS(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 270                        domid, address, flags);
 271                 break;
 272         case EVENT_TYPE_DEV_TAB_ERR:
 273                 printk("DEV_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x "
 274                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
 275                        PCI_BUS(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 276                        address, flags);
 277                 break;
 278         case EVENT_TYPE_PAGE_TAB_ERR:
 279                 printk("PAGE_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x "
 280                        "domain=0x%04x address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
 281                        PCI_BUS(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 282                        domid, address, flags);
 283                 break;
 284         case EVENT_TYPE_ILL_CMD:
 285                 printk("ILLEGAL_COMMAND_ERROR address=0x%016llx]\n", address);
 286                 reset_iommu_command_buffer(iommu);
 287                 dump_command(address);
 288                 break;
 289         case EVENT_TYPE_CMD_HARD_ERR:
 290                 printk("COMMAND_HARDWARE_ERROR address=0x%016llx "
 291                        "flags=0x%04x]\n", address, flags);
 292                 break;
 293         case EVENT_TYPE_IOTLB_INV_TO:
 294                 printk("IOTLB_INV_TIMEOUT device=%02x:%02x.%x "
 295                        "address=0x%016llx]\n",
 296                        PCI_BUS(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 297                        address);
 298                 break;
 299         case EVENT_TYPE_INV_DEV_REQ:
 300                 printk("INVALID_DEVICE_REQUEST device=%02x:%02x.%x "
 301                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
 302                        PCI_BUS(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 303                        address, flags);
 304                 break;
 305         default:
 306                 printk(KERN_ERR "UNKNOWN type=0x%02x]\n", type);
 307         }
 308 }
 309
 310 static void iommu_poll_events(struct amd_iommu *iommu)
 311 {
 312         u32 head, tail;
 313         unsigned long flags;
 314
 315         spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
 316
 317         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
 318         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_TAIL_OFFSET);
 319
 320         while (head != tail) {
 321                 iommu_print_event(iommu, iommu->evt_buf + head);
 322                 head = (head + EVENT_ENTRY_SIZE) % iommu->evt_buf_size;
 323         }
 324
 325         writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
 326
 327         spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
 328 }
 329
 330 irqreturn_t amd_iommu_int_handler(int irq, void *data)
 331 {
 332         struct amd_iommu *iommu;
 333
 334         for_each_iommu(iommu)
 335                 iommu_poll_events(iommu);
 336
 337         return IRQ_HANDLED;
 338 }
 339
 340 /****************************************************************************
 341  *
 342  * IOMMU command queuing functions
 343  *
 344  ****************************************************************************/
 345
 346 /*
 347  * Writes the command to the IOMMUs command buffer and informs the
 348  * hardware about the new command. Must be called with iommu->lock held.
 349  */
 350 static int __iommu_queue_command(struct amd_iommu *iommu, struct iommu_cmd *cmd)
 351 {
 352         u32 tail, head;
 353         u8 *target;
 354
 355         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_CMD_TAIL_OFFSET);
 356         target = iommu->cmd_buf + tail;
 357         memcpy_toio(target, cmd, sizeof(*cmd));
 358         tail = (tail + sizeof(*cmd)) % iommu->cmd_buf_size;
 359         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_CMD_HEAD_OFFSET);
 360         if (tail == head)
 361                 return -ENOMEM;
 362         writel(tail, iommu->mmio_base + MMIO_CMD_TAIL_OFFSET);
 363
 364         return 0;
 365 }
 366
 367 /*
 368  * General queuing function for commands. Takes iommu->lock and calls
 369  * __iommu_queue_command().
 370  */
 371 static int iommu_queue_command(struct amd_iommu *iommu, struct iommu_cmd *cmd)
 372 {
 373         unsigned long flags;
 374         int ret;
 375
 376         spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
 377         ret = __iommu_queue_command(iommu, cmd);
 378         if (!ret)
 379                 iommu->need_sync = true;
 380         spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
 381
 382         return ret;
 383 }
 384
 385 /*
 386  * This function waits until an IOMMU has completed a completion
 387  * wait command
 388  */
 389 static void __iommu_wait_for_completion(struct amd_iommu *iommu)
 390 {
 391         int ready = 0;
 392         unsigned status = 0;
 393         unsigned long i = 0;
 394
 395         INC_STATS_COUNTER(compl_wait);
 396
 397         while (!ready && (i < EXIT_LOOP_COUNT)) {
 398                 ++i;
 399                 /* wait for the bit to become one */
 400                 status = readl(iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
 401                 ready = status & MMIO_STATUS_COM_WAIT_INT_MASK;
 402         }
 403
 404         /* set bit back to zero */
 405         status &= ~MMIO_STATUS_COM_WAIT_INT_MASK;
 406         writel(status, iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
 407
 408         if (unlikely(i == EXIT_LOOP_COUNT)) {
 409                 spin_unlock(&iommu->lock);
 410                 reset_iommu_command_buffer(iommu);
 411                 spin_lock(&iommu->lock);
 412         }
 413 }
 414
 415 /*
 416  * This function queues a completion wait command into the command
 417  * buffer of an IOMMU
 418  */
 419 static int __iommu_completion_wait(struct amd_iommu *iommu)
 420 {
 421         struct iommu_cmd cmd;
 422
 423          memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 424          cmd.data[0] = CMD_COMPL_WAIT_INT_MASK;
 425          CMD_SET_TYPE(&cmd, CMD_COMPL_WAIT);
 426
 427          return __iommu_queue_command(iommu, &cmd);
 428 }
 429
 430 /*
 431  * This function is called whenever we need to ensure that the IOMMU has
 432  * completed execution of all commands we sent. It sends a
 433  * COMPLETION_WAIT command and waits for it to finish. The IOMMU informs
 434  * us about that by writing a value to a physical address we pass with
 435  * the command.
 436  */
 437 static int iommu_completion_wait(struct amd_iommu *iommu)
 438 {
 439         int ret = 0;
 440         unsigned long flags;
 441
 442         spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
 443
 444         if (!iommu->need_sync)
 445                 goto out;
 446
 447         ret = __iommu_completion_wait(iommu);
 448
 449         iommu->need_sync = false;
 450
 451         if (ret)
 452                 goto out;
 453
 454         __iommu_wait_for_completion(iommu);
 455
 456 out:
 457         spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
 458
 459         return 0;
 460 }
 461
 462 static void iommu_flush_complete(struct protection_domain *domain)
 463 {
 464         int i;
 465
 466         for (i = 0; i < amd_iommus_present; ++i) {
 467                 if (!domain->dev_iommu[i])
 468                         continue;
 469
 470                 /*
 471                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
 472                  * We need to wait for completion of all commands.
 473                  */
 474                 iommu_completion_wait(amd_iommus[i]);
 475         }
 476 }
 477
 478 /*
 479  * Command send function for invalidating a device table entry
 480  */
 481 static int iommu_queue_inv_dev_entry(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
 482 {
 483         struct iommu_cmd cmd;
 484         int ret;
 485
 486         BUG_ON(iommu == NULL);
 487
 488         memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 489         CMD_SET_TYPE(&cmd, CMD_INV_DEV_ENTRY);
 490         cmd.data[0] = devid;
 491
 492         ret = iommu_queue_command(iommu, &cmd);
 493
 494         return ret;
 495 }
 496
 497 static void __iommu_build_inv_iommu_pages(struct iommu_cmd *cmd, u64 address,
 498                                           u16 domid, int pde, int s)
 499 {
 500         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 501         address &= PAGE_MASK;
 502         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOMMU_PAGES);
 503         cmd->data[1] |= domid;
 504         cmd->data[2] = lower_32_bits(address);
 505         cmd->data[3] = upper_32_bits(address);
 506         if (s) /* size bit - we flush more than one 4kb page */
 507                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
 508         if (pde) /* PDE bit - we wan't flush everything not only the PTEs */
 509                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK;
 510 }
 511
 512 /*
 513  * Generic command send function for invalidaing TLB entries
 514  */
 515 static int iommu_queue_inv_iommu_pages(struct amd_iommu *iommu,
 516                 u64 address, u16 domid, int pde, int s)
 517 {
 518         struct iommu_cmd cmd;
 519         int ret;
 520
 521         __iommu_build_inv_iommu_pages(&cmd, address, domid, pde, s);
 522
 523         ret = iommu_queue_command(iommu, &cmd);
 524
 525         return ret;
 526 }
 527
 528 /*
 529  * TLB invalidation function which is called from the mapping functions.
 530  * It invalidates a single PTE if the range to flush is within a single
 531  * page. Otherwise it flushes the whole TLB of the IOMMU.
 532  */
 533 static void __iommu_flush_pages(struct protection_domain *domain,
 534                                 u64 address, size_t size, int pde)
 535 {
 536         int s = 0, i;
 537         unsigned long pages = iommu_num_pages(address, size, PAGE_SIZE);
 538
 539         address &= PAGE_MASK;
 540
 541         if (pages > 1) {
 542                 /*
 543                  * If we have to flush more than one page, flush all
 544                  * TLB entries for this domain
 545                  */
 546                 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
 547                 s = 1;
 548         }
 549
 550
 551         for (i = 0; i < amd_iommus_present; ++i) {
 552                 if (!domain->dev_iommu[i])
 553                         continue;
 554
 555                 /*
 556                  * Devices of this domain are behind this IOMMU
 557                  * We need a TLB flush
 558                  */
 559                 iommu_queue_inv_iommu_pages(amd_iommus[i], address,
 560                                             domain->id, pde, s);
 561         }
 562
 563         return;
 564 }
 565
 566 static void iommu_flush_pages(struct protection_domain *domain,
 567                              u64 address, size_t size)
 568 {
 569         __iommu_flush_pages(domain, address, size, 0);
 570 }
 571
 572 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain */
 573 static void iommu_flush_tlb(struct protection_domain *domain)
 574 {
 575         __iommu_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 0);
 576 }
 577
 578 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain - including PDE */
 579 static void iommu_flush_tlb_pde(struct protection_domain *domain)
 580 {
 581         __iommu_flush_pages(domain, 0, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS, 1);
 582 }
 583
 584 /*
 585  * This function flushes all domains that have devices on the given IOMMU
 586  */
 587 static void flush_all_domains_on_iommu(struct amd_iommu *iommu)
 588 {
 589         u64 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
 590         struct protection_domain *domain;
 591         unsigned long flags;
 592
 593         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_pd_lock, flags);
 594
 595         list_for_each_entry(domain, &amd_iommu_pd_list, list) {
 596                 if (domain->dev_iommu[iommu->index] == 0)
 597                         continue;
 598
 599                 spin_lock(&domain->lock);
 600                 iommu_queue_inv_iommu_pages(iommu, address, domain->id, 1, 1);
 601                 iommu_flush_complete(domain);
 602                 spin_unlock(&domain->lock);
 603         }
 604
 605         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_pd_lock, flags);
 606 }
 607
 608 /*
 609  * This function uses heavy locking and may disable irqs for some time. But
 610  * this is no issue because it is only called during resume.
 611  */
 612 void amd_iommu_flush_all_domains(void)
 613 {
 614         struct protection_domain *domain;
 615         unsigned long flags;
 616
 617         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_pd_lock, flags);
 618
 619         list_for_each_entry(domain, &amd_iommu_pd_list, list) {
 620                 spin_lock(&domain->lock);
 621                 iommu_flush_tlb_pde(domain);
 622                 iommu_flush_complete(domain);
 623                 spin_unlock(&domain->lock);
 624         }
 625
 626         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_pd_lock, flags);
 627 }
 628
 629 static void flush_all_devices_for_iommu(struct amd_iommu *iommu)
 630 {
 631         int i;
 632
 633         for (i = 0; i <= amd_iommu_last_bdf; ++i) {
 634                 if (iommu != amd_iommu_rlookup_table[i])
 635                         continue;
 636
 637                 iommu_queue_inv_dev_entry(iommu, i);
 638                 iommu_completion_wait(iommu);
 639         }
 640 }
 641
 642 static void flush_devices_by_domain(struct protection_domain *domain)
 643 {
 644         struct amd_iommu *iommu;
 645         int i;
 646
 647         for (i = 0; i <= amd_iommu_last_bdf; ++i) {
 648                 if ((domain == NULL && amd_iommu_pd_table[i] == NULL) ||
 649                     (amd_iommu_pd_table[i] != domain))
 650                         continue;
 651
 652                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[i];
 653                 if (!iommu)
 654                         continue;
 655
 656                 iommu_queue_inv_dev_entry(iommu, i);
 657                 iommu_completion_wait(iommu);
 658         }
 659 }
 660
 661 static void reset_iommu_command_buffer(struct amd_iommu *iommu)
 662 {
 663         pr_err("AMD-Vi: Resetting IOMMU command buffer\n");
 664
 665         if (iommu->reset_in_progress)
 666                 panic("AMD-Vi: ILLEGAL_COMMAND_ERROR while resetting command buffer\n");
 667
 668         iommu->reset_in_progress = true;
 669
 670         amd_iommu_reset_cmd_buffer(iommu);
 671         flush_all_devices_for_iommu(iommu);
 672         flush_all_domains_on_iommu(iommu);
 673
 674         iommu->reset_in_progress = false;
 675 }
 676
 677 void amd_iommu_flush_all_devices(void)
 678 {
 679         flush_devices_by_domain(NULL);
 680 }
 681
 682 /****************************************************************************
 683  *
 684  * The functions below are used the create the page table mappings for
 685  * unity mapped regions.
 686  *
 687  ****************************************************************************/
 688
 689 /*
 690  * This function is used to add another level to an IO page table. Adding
 691  * another level increases the size of the address space by 9 bits to a size up
 692  * to 64 bits.
 693  */
 694 static bool increase_address_space(struct protection_domain *domain,
 695                                    gfp_t gfp)
 696 {
 697         u64 *pte;
 698
 699         if (domain->mode == PAGE_MODE_6_LEVEL)
 700                 /* address space already 64 bit large */
 701                 return false;
 702
 703         pte = (void *)get_zeroed_page(gfp);
 704         if (!pte)
 705                 return false;
 706
 707         *pte             = PM_LEVEL_PDE(domain->mode,
 708                                         virt_to_phys(domain->pt_root));
 709         domain->pt_root  = pte;
 710         domain->mode    += 1;
 711         domain->updated  = true;
 712
 713         return true;
 714 }
 715
 716 static u64 *alloc_pte(struct protection_domain *domain,
 717                       unsigned long address,
 718                       int end_lvl,
 719                       u64 **pte_page,
 720                       gfp_t gfp)
 721 {
 722         u64 *pte, *page;
 723         int level;
 724
 725         while (address > PM_LEVEL_SIZE(domain->mode))
 726                 increase_address_space(domain, gfp);
 727
 728         level =  domain->mode - 1;
 729         pte   = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
 730
 731         while (level > end_lvl) {
 732                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(*pte)) {
 733                         page = (u64 *)get_zeroed_page(gfp);
 734                         if (!page)
 735                                 return NULL;
 736                         *pte = PM_LEVEL_PDE(level, virt_to_phys(page));
 737                 }
 738
 739                 level -= 1;
 740
 741                 pte = IOMMU_PTE_PAGE(*pte);
 742
 743                 if (pte_page && level == end_lvl)
 744                         *pte_page = pte;
 745
 746                 pte = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
 747         }
 748
 749         return pte;
 750 }
 751
 752 /*
 753  * This function checks if there is a PTE for a given dma address. If
 754  * there is one, it returns the pointer to it.
 755  */
 756 static u64 *fetch_pte(struct protection_domain *domain,
 757                       unsigned long address, int map_size)
 758 {
 759         int level;
 760         u64 *pte;
 761
 762         level =  domain->mode - 1;
 763         pte   = &domain->pt_root[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
 764
 765         while (level > map_size) {
 766                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
 767                         return NULL;
 768
 769                 level -= 1;
 770
 771                 pte = IOMMU_PTE_PAGE(*pte);
 772                 pte = &pte[PM_LEVEL_INDEX(level, address)];
 773
 774                 if ((PM_PTE_LEVEL(*pte) == 0) && level != map_size) {
 775                         pte = NULL;
 776                         break;
 777                 }
 778         }
 779
 780         return pte;
 781 }
 782
 783 /*
 784  * Generic mapping functions. It maps a physical address into a DMA
 785  * address space. It allocates the page table pages if necessary.
 786  * In the future it can be extended to a generic mapping function
 787  * supporting all features of AMD IOMMU page tables like level skipping
 788  * and full 64 bit address spaces.
 789  */
 790 static int iommu_map_page(struct protection_domain *dom,
 791                           unsigned long bus_addr,
 792                           unsigned long phys_addr,
 793                           int prot,
 794                           int map_size)
 795 {
 796         u64 __pte, *pte;
 797
 798         bus_addr  = PAGE_ALIGN(bus_addr);
 799         phys_addr = PAGE_ALIGN(phys_addr);
 800
 801         BUG_ON(!PM_ALIGNED(map_size, bus_addr));
 802         BUG_ON(!PM_ALIGNED(map_size, phys_addr));
 803
 804         if (!(prot & IOMMU_PROT_MASK))
 805                 return -EINVAL;
 806
 807         pte = alloc_pte(dom, bus_addr, map_size, NULL, GFP_KERNEL);
 808
 809         if (IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
 810                 return -EBUSY;
 811
 812         __pte = phys_addr | IOMMU_PTE_P;
 813         if (prot & IOMMU_PROT_IR)
 814                 __pte |= IOMMU_PTE_IR;
 815         if (prot & IOMMU_PROT_IW)
 816                 __pte |= IOMMU_PTE_IW;
 817
 818         *pte = __pte;
 819
 820         update_domain(dom);
 821
 822         return 0;
 823 }
 824
 825 static void iommu_unmap_page(struct protection_domain *dom,
 826                              unsigned long bus_addr, int map_size)
 827 {
 828         u64 *pte = fetch_pte(dom, bus_addr, map_size);
 829
 830         if (pte)
 831                 *pte = 0;
 832 }
 833
 834 /*
 835  * This function checks if a specific unity mapping entry is needed for
 836  * this specific IOMMU.
 837  */
 838 static int iommu_for_unity_map(struct amd_iommu *iommu,
 839                                struct unity_map_entry *entry)
 840 {
 841         u16 bdf, i;
 842
 843         for (i = entry->devid_start; i <= entry->devid_end; ++i) {
 844                 bdf = amd_iommu_alias_table[i];
 845                 if (amd_iommu_rlookup_table[bdf] == iommu)
 846                         return 1;
 847         }
 848
 849         return 0;
 850 }
 851
 852 /*
 853  * This function actually applies the mapping to the page table of the
 854  * dma_ops domain.
 855  */
 856 static int dma_ops_unity_map(struct dma_ops_domain *dma_dom,
 857                              struct unity_map_entry *e)
 858 {
 859         u64 addr;
 860         int ret;
 861
 862         for (addr = e->address_start; addr < e->address_end;
 863              addr += PAGE_SIZE) {
 864                 ret = iommu_map_page(&dma_dom->domain, addr, addr, e->prot,
 865                                      PM_MAP_4k);
 866                 if (ret)
 867                         return ret;
 868                 /*
 869                  * if unity mapping is in aperture range mark the page
 870                  * as allocated in the aperture
 871                  */
 872                 if (addr < dma_dom->aperture_size)
 873                         __set_bit(addr >> PAGE_SHIFT,
 874                                   dma_dom->aperture[0]->bitmap);
 875         }
 876
 877         return 0;
 878 }
 879
 880 /*
 881  * Init the unity mappings for a specific IOMMU in the system
 882  *
 883  * Basically iterates over all unity mapping entries and applies them to
 884  * the default domain DMA of that IOMMU if necessary.
 885  */
 886 static int iommu_init_unity_mappings(struct amd_iommu *iommu)
 887 {
 888         struct unity_map_entry *entry;
 889         int ret;
 890
 891         list_for_each_entry(entry, &amd_iommu_unity_map, list) {
 892                 if (!iommu_for_unity_map(iommu, entry))
 893                         continue;
 894                 ret = dma_ops_unity_map(iommu->default_dom, entry);
 895                 if (ret)
 896                         return ret;
 897         }
 898
 899         return 0;
 900 }
 901
 902 /*
 903  * Inits the unity mappings required for a specific device
 904  */
 905 static int init_unity_mappings_for_device(struct dma_ops_domain *dma_dom,
 906                                           u16 devid)
 907 {
 908         struct unity_map_entry *e;
 909         int ret;
 910
 911         list_for_each_entry(e, &amd_iommu_unity_map, list) {
 912                 if (!(devid >= e->devid_start && devid <= e->devid_end))
 913                         continue;
 914                 ret = dma_ops_unity_map(dma_dom, e);
 915                 if (ret)
 916                         return ret;
 917         }
 918
 919         return 0;
 920 }
 921
 922 /****************************************************************************
 923  *
 924  * The next functions belong to the address allocator for the dma_ops
 925  * interface functions. They work like the allocators in the other IOMMU
 926  * drivers. Its basically a bitmap which marks the allocated pages in
 927  * the aperture. Maybe it could be enhanced in the future to a more
 928  * efficient allocator.
 929  *
 930  ****************************************************************************/
 931
 932 /*
 933  * The address allocator core functions.
 934  *
 935  * called with domain->lock held
 936  */
 937
 938 /*
 939  * Used to reserve address ranges in the aperture (e.g. for exclusion
 940  * ranges.
 941  */
 942 static void dma_ops_reserve_addresses(struct dma_ops_domain *dom,
 943                                       unsigned long start_page,
 944                                       unsigned int pages)
 945 {
 946         unsigned int i, last_page = dom->aperture_size >> PAGE_SHIFT;
 947
 948         if (start_page + pages > last_page)
 949                 pages = last_page - start_page;
 950
 951         for (i = start_page; i < start_page + pages; ++i) {
 952                 int index = i / APERTURE_RANGE_PAGES;
 953                 int page  = i % APERTURE_RANGE_PAGES;
 954                 __set_bit(page, dom->aperture[index]->bitmap);
 955         }
 956 }
 957
 958 /*
 959  * This function is used to add a new aperture range to an existing
 960  * aperture in case of dma_ops domain allocation or address allocation
 961  * failure.
 962  */
 963 static int alloc_new_range(struct dma_ops_domain *dma_dom,
 964                            bool populate, gfp_t gfp)
 965 {
 966         int index = dma_dom->aperture_size >> APERTURE_RANGE_SHIFT;
 967         struct amd_iommu *iommu;
 968         int i;
 969
 970 #ifdef CONFIG_IOMMU_STRESS
 971         populate = false;
 972 #endif
 973
 974         if (index >= APERTURE_MAX_RANGES)
 975                 return -ENOMEM;
 976
 977         dma_dom->aperture[index] = kzalloc(sizeof(struct aperture_range), gfp);
 978         if (!dma_dom->aperture[index])
 979                 return -ENOMEM;
 980
 981         dma_dom->aperture[index]->bitmap = (void *)get_zeroed_page(gfp);
 982         if (!dma_dom->aperture[index]->bitmap)
 983                 goto out_free;
 984
 985         dma_dom->aperture[index]->offset = dma_dom->aperture_size;
 986
 987         if (populate) {
 988                 unsigned long address = dma_dom->aperture_size;
 989                 int i, num_ptes = APERTURE_RANGE_PAGES / 512;
 990                 u64 *pte, *pte_page;
 991
 992                 for (i = 0; i < num_ptes; ++i) {
 993                         pte = alloc_pte(&dma_dom->domain, address, PM_MAP_4k,
 994                                         &pte_page, gfp);
 995                         if (!pte)
 996                                 goto out_free;
 997
 998                         dma_dom->aperture[index]->pte_pages[i] = pte_page;
 999
1000                         address += APERTURE_RANGE_SIZE / 64;
1001                 }
1002         }
1003
1004         dma_dom->aperture_size += APERTURE_RANGE_SIZE;
1005
1006         /* Intialize the exclusion range if necessary */
1007         for_each_iommu(iommu) {
1008                 if (iommu->exclusion_start &&
1009                     iommu->exclusion_start >= dma_dom->aperture[index]->offset
1010                     && iommu->exclusion_start < dma_dom->aperture_size) {
1011                         unsigned long startpage;
1012                         int pages = iommu_num_pages(iommu->exclusion_start,
1013                                                     iommu->exclusion_length,
1014                                                     PAGE_SIZE);
1015                         startpage = iommu->exclusion_start >> PAGE_SHIFT;
1016                         dma_ops_reserve_addresses(dma_dom, startpage, pages);
1017                 }
1018         }
1019
1020         /*
1021          * Check for areas already mapped as present in the new aperture
1022          * range and mark those pages as reserved in the allocator. Such
1023          * mappings may already exist as a result of requested unity
1024          * mappings for devices.
1025          */
1026         for (i = dma_dom->aperture[index]->offset;
1027              i < dma_dom->aperture_size;
1028              i += PAGE_SIZE) {
1029                 u64 *pte = fetch_pte(&dma_dom->domain, i, PM_MAP_4k);
1030                 if (!pte || !IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
1031                         continue;
1032
1033                 dma_ops_reserve_addresses(dma_dom, i << PAGE_SHIFT, 1);
1034         }
1035
1036         update_domain(&dma_dom->domain);
1037
1038         return 0;
1039
1040 out_free:
1041         update_domain(&dma_dom->domain);
1042
1043         free_page((unsigned long)dma_dom->aperture[index]->bitmap);
1044
1045         kfree(dma_dom->aperture[index]);
1046         dma_dom->aperture[index] = NULL;
1047
1048         return -ENOMEM;
1049 }
1050
1051 static unsigned long dma_ops_area_alloc(struct device *dev,
1052                                         struct dma_ops_domain *dom,
1053                                         unsigned int pages,
1054                                         unsigned long align_mask,
1055                                         u64 dma_mask,
1056                                         unsigned long start)
1057 {
1058         unsigned long next_bit = dom->next_address % APERTURE_RANGE_SIZE;
1059         int max_index = dom->aperture_size >> APERTURE_RANGE_SHIFT;
1060         int i = start >> APERTURE_RANGE_SHIFT;
1061         unsigned long boundary_size;
1062         unsigned long address = -1;
1063         unsigned long limit;
1064
1065         next_bit >>= PAGE_SHIFT;
1066
1067         boundary_size = ALIGN(dma_get_seg_boundary(dev) + 1,
1068                         PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1069
1070         for (;i < max_index; ++i) {
1071                 unsigned long offset = dom->aperture[i]->offset >> PAGE_SHIFT;
1072
1073                 if (dom->aperture[i]->offset >= dma_mask)
1074                         break;
1075
1076                 limit = iommu_device_max_index(APERTURE_RANGE_PAGES, offset,
1077                                                dma_mask >> PAGE_SHIFT);
1078
1079                 address = iommu_area_alloc(dom->aperture[i]->bitmap,
1080                                            limit, next_bit, pages, 0,
1081                                             boundary_size, align_mask);
1082                 if (address != -1) {
1083                         address = dom->aperture[i]->offset +
1084                                   (address << PAGE_SHIFT);
1085                         dom->next_address = address + (pages << PAGE_SHIFT);
1086                         break;
1087                 }
1088
1089                 next_bit = 0;
1090         }
1091
1092         return address;
1093 }
1094
1095 static unsigned long dma_ops_alloc_addresses(struct device *dev,
1096                                              struct dma_ops_domain *dom,
1097                                              unsigned int pages,
1098                                              unsigned long align_mask,
1099                                              u64 dma_mask)
1100 {
1101         unsigned long address;
1102
1103 #ifdef CONFIG_IOMMU_STRESS
1104         dom->next_address = 0;
1105         dom->need_flush = true;
1106 #endif
1107
1108         address = dma_ops_area_alloc(dev, dom, pages, align_mask,
1109                                      dma_mask, dom->next_address);
1110
1111         if (address == -1) {
1112                 dom->next_address = 0;
1113                 address = dma_ops_area_alloc(dev, dom, pages, align_mask,
1114                                              dma_mask, 0);
1115                 dom->need_flush = true;
1116         }
1117
1118         if (unlikely(address == -1))
1119                 address = DMA_ERROR_CODE;
1120
1121         WARN_ON((address + (PAGE_SIZE*pages)) > dom->aperture_size);
1122
1123         return address;
1124 }
1125
1126 /*
1127  * The address free function.
1128  *
1129  * called with domain->lock held
1130  */
1131 static void dma_ops_free_addresses(struct dma_ops_domain *dom,
1132                                    unsigned long address,
1133                                    unsigned int pages)
1134 {
1135         unsigned i = address >> APERTURE_RANGE_SHIFT;
1136         struct aperture_range *range = dom->aperture[i];
1137
1138         BUG_ON(i >= APERTURE_MAX_RANGES || range == NULL);
1139
1140 #ifdef CONFIG_IOMMU_STRESS
1141         if (i < 4)
1142                 return;
1143 #endif
1144
1145         if (address >= dom->next_address)
1146                 dom->need_flush = true;
1147
1148         address = (address % APERTURE_RANGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1149
1150         iommu_area_free(range->bitmap, address, pages);
1151
1152 }
1153
1154 /****************************************************************************
1155  *
1156  * The next functions belong to the domain allocation. A domain is
1157  * allocated for every IOMMU as the default domain. If device isolation
1158  * is enabled, every device get its own domain. The most important thing
1159  * about domains is the page table mapping the DMA address space they
1160  * contain.
1161  *
1162  ****************************************************************************/
1163
1164 /*
1165  * This function adds a protection domain to the global protection domain list
1166  */
1167 static void add_domain_to_list(struct protection_domain *domain)
1168 {
1169         unsigned long flags;
1170
1171         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1172         list_add(&domain->list, &amd_iommu_pd_list);
1173         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1174 }
1175
1176 /*
1177  * This function removes a protection domain to the global
1178  * protection domain list
1179  */
1180 static void del_domain_from_list(struct protection_domain *domain)
1181 {
1182         unsigned long flags;
1183
1184         spin_lock_irqsave(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1185         list_del(&domain->list);
1186         spin_unlock_irqrestore(&amd_iommu_pd_lock, flags);
1187 }
1188
1189 static u16 domain_id_alloc(void)
1190 {
1191         unsigned long flags;
1192         int id;
1193
1194         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1195         id = find_first_zero_bit(amd_iommu_pd_alloc_bitmap, MAX_DOMAIN_ID);
1196         BUG_ON(id == 0);
1197         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1198                 __set_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1199         else
1200                 id = 0;
1201         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1202
1203         return id;
1204 }
1205
1206 static void domain_id_free(int id)
1207 {
1208         unsigned long flags;
1209
1210         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1211         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
1212                 __clear_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
1213         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1214 }
1215
1216 static void free_pagetable(struct protection_domain *domain)
1217 {
1218         int i, j;
1219         u64 *p1, *p2, *p3;
1220
1221         p1 = domain->pt_root;
1222
1223         if (!p1)
1224                 return;
1225
1226         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1227                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(p1[i]))
1228                         continue;
1229
1230                 p2 = IOMMU_PTE_PAGE(p1[i]);
1231                 for (j = 0; j < 512; ++j) {
1232                         if (!IOMMU_PTE_PRESENT(p2[j]))
1233                                 continue;
1234                         p3 = IOMMU_PTE_PAGE(p2[j]);
1235                         free_page((unsigned long)p3);
1236                 }
1237
1238                 free_page((unsigned long)p2);
1239         }
1240
1241         free_page((unsigned long)p1);
1242
1243         domain->pt_root = NULL;
1244 }
1245
1246 /*
1247  * Free a domain, only used if something went wrong in the
1248  * allocation path and we need to free an already allocated page table
1249  */
1250 static void dma_ops_domain_free(struct dma_ops_domain *dom)
1251 {
1252         int i;
1253
1254         if (!dom)
1255                 return;
1256
1257         del_domain_from_list(&dom->domain);
1258
1259         free_pagetable(&dom->domain);
1260
1261         for (i = 0; i < APERTURE_MAX_RANGES; ++i) {
1262                 if (!dom->aperture[i])
1263                         continue;
1264                 free_page((unsigned long)dom->aperture[i]->bitmap);
1265                 kfree(dom->aperture[i]);
1266         }
1267
1268         kfree(dom);
1269 }
1270
1271 /*
1272  * Allocates a new protection domain usable for the dma_ops functions.
1273  * It also intializes the page table and the address allocator data
1274  * structures required for the dma_ops interface
1275  */
1276 static struct dma_ops_domain *dma_ops_domain_alloc(void)
1277 {
1278         struct dma_ops_domain *dma_dom;
1279
1280         dma_dom = kzalloc(sizeof(struct dma_ops_domain), GFP_KERNEL);
1281         if (!dma_dom)
1282                 return NULL;
1283
1284         spin_lock_init(&dma_dom->domain.lock);
1285
1286         dma_dom->domain.id = domain_id_alloc();
1287         if (dma_dom->domain.id == 0)
1288                 goto free_dma_dom;
1289         dma_dom->domain.mode = PAGE_MODE_2_LEVEL;
1290         dma_dom->domain.pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1291         dma_dom->domain.flags = PD_DMA_OPS_MASK;
1292         dma_dom->domain.priv = dma_dom;
1293         if (!dma_dom->domain.pt_root)
1294                 goto free_dma_dom;
1295
1296         dma_dom->need_flush = false;
1297         dma_dom->target_dev = 0xffff;
1298
1299         add_domain_to_list(&dma_dom->domain);
1300
1301         if (alloc_new_range(dma_dom, true, GFP_KERNEL))
1302                 goto free_dma_dom;
1303
1304         /*
1305          * mark the first page as allocated so we never return 0 as
1306          * a valid dma-address. So we can use 0 as error value
1307          */
1308         dma_dom->aperture[0]->bitmap[0] = 1;
1309         dma_dom->next_address = 0;
1310
1311
1312         return dma_dom;
1313
1314 free_dma_dom:
1315         dma_ops_domain_free(dma_dom);
1316
1317         return NULL;
1318 }
1319
1320 /*
1321  * little helper function to check whether a given protection domain is a
1322  * dma_ops domain
1323  */
1324 static bool dma_ops_domain(struct protection_domain *domain)
1325 {
1326         return domain->flags & PD_DMA_OPS_MASK;
1327 }
1328
1329 static void set_dte_entry(u16 devid, struct protection_domain *domain)
1330 {
1331         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
1332         u64 pte_root = virt_to_phys(domain->pt_root);
1333
1334         BUG_ON(amd_iommu_pd_table[devid] != NULL);
1335
1336         pte_root |= (domain->mode & DEV_ENTRY_MODE_MASK)
1337                     << DEV_ENTRY_MODE_SHIFT;
1338         pte_root |= IOMMU_PTE_IR | IOMMU_PTE_IW | IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_TV;
1339
1340         amd_iommu_dev_table[devid].data[2] = domain->id;
1341         amd_iommu_dev_table[devid].data[1] = upper_32_bits(pte_root);
1342         amd_iommu_dev_table[devid].data[0] = lower_32_bits(pte_root);
1343
1344         amd_iommu_pd_table[devid] = domain;
1345
1346         /* Do reference counting */
1347         domain->dev_iommu[iommu->index] += 1;
1348         domain->dev_cnt                 += 1;
1349
1350         /* Flush the changes DTE entry */
1351         iommu_queue_inv_dev_entry(iommu, devid);
1352 }
1353
1354 static void clear_dte_entry(u16 devid)
1355 {
1356         struct protection_domain *domain = amd_iommu_pd_table[devid];
1357         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
1358
1359         BUG_ON(domain == NULL);
1360
1361         /* remove domain from the lookup table */
1362         amd_iommu_pd_table[devid] = NULL;
1363
1364         /* remove entry from the device table seen by the hardware */
1365         amd_iommu_dev_table[devid].data[0] = IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_TV;
1366         amd_iommu_dev_table[devid].data[1] = 0;
1367         amd_iommu_dev_table[devid].data[2] = 0;
1368
1369         amd_iommu_apply_erratum_63(devid);
1370
1371         /* decrease reference counters */
1372         domain->dev_iommu[iommu->index] -= 1;
1373         domain->dev_cnt                 -= 1;
1374
1375         iommu_queue_inv_dev_entry(iommu, devid);
1376 }
1377
1378 /*
1379  * If a device is not yet associated with a domain, this function does
1380  * assigns it visible for the hardware
1381  */
1382 static int __attach_device(struct device *dev,
1383                            struct protection_domain *domain)
1384 {
1385         struct iommu_dev_data *dev_data, *alias_data;
1386         u16 devid, alias;
1387
1388         devid      = get_device_id(dev);
1389         alias      = amd_iommu_alias_table[devid];
1390         dev_data   = get_dev_data(dev);
1391         alias_data = get_dev_data(dev_data->alias);
1392         if (!alias_data)
1393                 return -EINVAL;
1394
1395         /* lock domain */
1396         spin_lock(&domain->lock);
1397
1398         /* Some sanity checks */
1399         if (alias_data->domain != NULL &&
1400             alias_data->domain != domain)
1401                 return -EBUSY;
1402
1403         if (dev_data->domain != NULL &&
1404             dev_data->domain != domain)
1405                 return -EBUSY;
1406
1407         /* Do real assignment */
1408         if (alias != devid) {
1409                 if (alias_data->domain == NULL) {
1410                         alias_data->domain = domain;
1411                         set_dte_entry(alias, domain);
1412                 }
1413
1414                 atomic_inc(&alias_data->bind);
1415         }
1416
1417         if (dev_data->domain == NULL) {
1418                 dev_data->domain = domain;
1419                 set_dte_entry(devid, domain);
1420         }
1421
1422         atomic_inc(&dev_data->bind);
1423
1424         /* ready */
1425         spin_unlock(&domain->lock);
1426
1427         return 0;
1428 }
1429
1430 /*
1431  * If a device is not yet associated with a domain, this function does
1432  * assigns it visible for the hardware
1433  */
1434 static int attach_device(struct device *dev,
1435                          struct protection_domain *domain)
1436 {
1437         unsigned long flags;
1438         int ret;
1439
1440         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1441         ret = __attach_device(dev, domain);
1442         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1443
1444         /*
1445          * We might boot into a crash-kernel here. The crashed kernel
1446          * left the caches in the IOMMU dirty. So we have to flush
1447          * here to evict all dirty stuff.
1448          */
1449         iommu_flush_tlb_pde(domain);
1450
1451         return ret;
1452 }
1453
1454 /*
1455  * Removes a device from a protection domain (unlocked)
1456  */
1457 static void __detach_device(struct device *dev)
1458 {
1459         u16 devid = get_device_id(dev), alias;
1460         struct amd_iommu *iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
1461         struct iommu_dev_data *dev_data = get_dev_data(dev);
1462         struct iommu_dev_data *alias_data;
1463
1464         BUG_ON(!iommu);
1465
1466         devid = get_device_id(dev);
1467         alias = get_device_id(dev_data->alias);
1468
1469         if (devid != alias) {
1470                 alias_data = get_dev_data(dev_data->alias);
1471                 if (atomic_dec_and_test(&alias_data->bind)) {
1472                         clear_dte_entry(alias);
1473                         alias_data->domain = NULL;
1474                 }
1475         }
1476
1477         if (atomic_dec_and_test(&dev_data->bind)) {
1478                 clear_dte_entry(devid);
1479                 dev_data->domain = NULL;
1480         }
1481
1482         /*
1483          * If we run in passthrough mode the device must be assigned to the
1484          * passthrough domain if it is detached from any other domain
1485          */
1486         if (iommu_pass_through && dev_data->domain == NULL)
1487                 __attach_device(dev, pt_domain);
1488 }
1489
1490 /*
1491  * Removes a device from a protection domain (with devtable_lock held)
1492  */
1493 static void detach_device(struct device *dev)
1494 {
1495         unsigned long flags;
1496
1497         /* lock device table */
1498         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1499         __detach_device(dev);
1500         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1501 }
1502
1503 /*
1504  * Find out the protection domain structure for a given PCI device. This
1505  * will give us the pointer to the page table root for example.
1506  */
1507 static struct protection_domain *domain_for_device(struct device *dev)
1508 {
1509         struct protection_domain *dom;
1510         struct iommu_dev_data *dev_data, *alias_data;
1511         unsigned long flags;
1512         u16 devid, alias;
1513
1514         devid      = get_device_id(dev);
1515         alias      = amd_iommu_alias_table[devid];
1516         dev_data   = get_dev_data(dev);
1517         alias_data = get_dev_data(dev_data->alias);
1518         if (!alias_data)
1519                 return NULL;
1520
1521         read_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1522         dom = dev_data->domain;
1523         if (dom == NULL &&
1524             alias_data->domain != NULL) {
1525                 __attach_device(dev, alias_data->domain);
1526                 dom = alias_data->domain;
1527         }
1528
1529         read_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1530
1531         return dom;
1532 }
1533
1534 static int device_change_notifier(struct notifier_block *nb,
1535                                   unsigned long action, void *data)
1536 {
1537         struct device *dev = data;
1538         u16 devid;
1539         struct protection_domain *domain;
1540         struct dma_ops_domain *dma_domain;
1541         struct amd_iommu *iommu;
1542         unsigned long flags;
1543
1544         if (!check_device(dev))
1545                 return 0;
1546
1547         devid  = get_device_id(dev);
1548         iommu  = amd_iommu_rlookup_table[devid];
1549
1550         switch (action) {
1551         case BUS_NOTIFY_UNBOUND_DRIVER:
1552
1553                 domain = domain_for_device(dev);
1554
1555                 if (!domain)
1556                         goto out;
1557                 if (iommu_pass_through)
1558                         break;
1559                 detach_device(dev);
1560                 break;
1561         case BUS_NOTIFY_ADD_DEVICE:
1562
1563                 iommu_init_device(dev);
1564
1565                 domain = domain_for_device(dev);
1566
1567                 /* allocate a protection domain if a device is added */
1568                 dma_domain = find_protection_domain(devid);
1569                 if (dma_domain)
1570                         goto out;
1571                 dma_domain = dma_ops_domain_alloc();
1572                 if (!dma_domain)
1573                         goto out;
1574                 dma_domain->target_dev = devid;
1575
1576                 spin_lock_irqsave(&iommu_pd_list_lock, flags);
1577                 list_add_tail(&dma_domain->list, &iommu_pd_list);
1578                 spin_unlock_irqrestore(&iommu_pd_list_lock, flags);
1579
1580                 break;
1581         case BUS_NOTIFY_DEL_DEVICE:
1582
1583                 iommu_uninit_device(dev);
1584
1585         default:
1586                 goto out;
1587         }
1588
1589         iommu_queue_inv_dev_entry(iommu, devid);
1590         iommu_completion_wait(iommu);
1591
1592 out:
1593         return 0;
1594 }
1595
1596 static struct notifier_block device_nb = {
1597         .notifier_call = device_change_notifier,
1598 };
1599
1600 /*****************************************************************************
1601  *
1602  * The next functions belong to the dma_ops mapping/unmapping code.
1603  *
1604  *****************************************************************************/
1605
1606 /*
1607  * In the dma_ops path we only have the struct device. This function
1608  * finds the corresponding IOMMU, the protection domain and the
1609  * requestor id for a given device.
1610  * If the device is not yet associated with a domain this is also done
1611  * in this function.
1612  */
1613 static struct protection_domain *get_domain(struct device *dev)
1614 {
1615         struct protection_domain *domain;
1616         struct dma_ops_domain *dma_dom;
1617         u16 devid = get_device_id(dev);
1618
1619         if (!check_device(dev))
1620                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1621
1622         domain = domain_for_device(dev);
1623         if (domain != NULL && !dma_ops_domain(domain))
1624                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1625
1626         if (domain != NULL)
1627                 return domain;
1628
1629         /* Device not bount yet - bind it */
1630         dma_dom = find_protection_domain(devid);
1631         if (!dma_dom)
1632                 dma_dom = amd_iommu_rlookup_table[devid]->default_dom;
1633         attach_device(dev, &dma_dom->domain);
1634         DUMP_printk("Using protection domain %d for device %s\n",
1635                     dma_dom->domain.id, dev_name(dev));
1636
1637         return &dma_dom->domain;
1638 }
1639
1640 static void update_device_table(struct protection_domain *domain)
1641 {
1642         unsigned long flags;
1643         int i;
1644
1645         for (i = 0; i <= amd_iommu_last_bdf; ++i) {
1646                 if (amd_iommu_pd_table[i] != domain)
1647                         continue;
1648                 write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1649                 set_dte_entry(i, domain);
1650                 write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
1651         }
1652 }
1653
1654 static void update_domain(struct protection_domain *domain)
1655 {
1656         if (!domain->updated)
1657                 return;
1658
1659         update_device_table(domain);
1660         flush_devices_by_domain(domain);
1661         iommu_flush_tlb_pde(domain);
1662
1663         domain->updated = false;
1664 }
1665
1666 /*
1667  * This function fetches the PTE for a given address in the aperture
1668  */
1669 static u64* dma_ops_get_pte(struct dma_ops_domain *dom,
1670                             unsigned long address)
1671 {
1672         struct aperture_range *aperture;
1673         u64 *pte, *pte_page;
1674
1675         aperture = dom->aperture[APERTURE_RANGE_INDEX(address)];
1676         if (!aperture)
1677                 return NULL;
1678
1679         pte = aperture->pte_pages[APERTURE_PAGE_INDEX(address)];
1680         if (!pte) {
1681                 pte = alloc_pte(&dom->domain, address, PM_MAP_4k, &pte_page,
1682                                 GFP_ATOMIC);
1683                 aperture->pte_pages[APERTURE_PAGE_INDEX(address)] = pte_page;
1684         } else
1685                 pte += PM_LEVEL_INDEX(0, address);
1686
1687         update_domain(&dom->domain);
1688
1689         return pte;
1690 }
1691
1692 /*
1693  * This is the generic map function. It maps one 4kb page at paddr to
1694  * the given address in the DMA address space for the domain.
1695  */
1696 static dma_addr_t dma_ops_domain_map(struct dma_ops_domain *dom,
1697                                      unsigned long address,
1698                                      phys_addr_t paddr,
1699                                      int direction)
1700 {
1701         u64 *pte, __pte;
1702
1703         WARN_ON(address > dom->aperture_size);
1704
1705         paddr &= PAGE_MASK;
1706
1707         pte  = dma_ops_get_pte(dom, address);
1708         if (!pte)
1709                 return DMA_ERROR_CODE;
1710
1711         __pte = paddr | IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_FC;
1712
1713         if (direction == DMA_TO_DEVICE)
1714                 __pte |= IOMMU_PTE_IR;
1715         else if (direction == DMA_FROM_DEVICE)
1716                 __pte |= IOMMU_PTE_IW;
1717         else if (direction == DMA_BIDIRECTIONAL)
1718                 __pte |= IOMMU_PTE_IR | IOMMU_PTE_IW;
1719
1720         WARN_ON(*pte);
1721
1722         *pte = __pte;
1723
1724         return (dma_addr_t)address;
1725 }
1726
1727 /*
1728  * The generic unmapping function for on page in the DMA address space.
1729  */
1730 static void dma_ops_domain_unmap(struct dma_ops_domain *dom,
1731                                  unsigned long address)
1732 {
1733         struct aperture_range *aperture;
1734         u64 *pte;
1735
1736         if (address >= dom->aperture_size)
1737                 return;
1738
1739         aperture = dom->aperture[APERTURE_RANGE_INDEX(address)];
1740         if (!aperture)
1741                 return;
1742
1743         pte  = aperture->pte_pages[APERTURE_PAGE_INDEX(address)];
1744         if (!pte)
1745                 return;
1746
1747         pte += PM_LEVEL_INDEX(0, address);
1748
1749         WARN_ON(!*pte);
1750
1751         *pte = 0ULL;
1752 }
1753
1754 /*
1755  * This function contains common code for mapping of a physically
1756  * contiguous memory region into DMA address space. It is used by all
1757  * mapping functions provided with this IOMMU driver.
1758  * Must be called with the domain lock held.
1759  */
1760 static dma_addr_t __map_single(struct device *dev,
1761                                struct dma_ops_domain *dma_dom,
1762                                phys_addr_t paddr,
1763                                size_t size,
1764                                int dir,
1765                                bool align,
1766                                u64 dma_mask)
1767 {
1768         dma_addr_t offset = paddr & ~PAGE_MASK;
1769         dma_addr_t address, start, ret;
1770         unsigned int pages;
1771         unsigned long align_mask = 0;
1772         int i;
1773
1774         pages = iommu_num_pages(paddr, size, PAGE_SIZE);
1775         paddr &= PAGE_MASK;
1776
1777         INC_STATS_COUNTER(total_map_requests);
1778
1779         if (pages > 1)
1780                 INC_STATS_COUNTER(cross_page);
1781
1782         if (align)
1783                 align_mask = (1UL << get_order(size)) - 1;
1784
1785 retry:
1786         address = dma_ops_alloc_addresses(dev, dma_dom, pages, align_mask,
1787                                           dma_mask);
1788         if (unlikely(address == DMA_ERROR_CODE)) {
1789                 /*
1790                  * setting next_address here will let the address
1791                  * allocator only scan the new allocated range in the
1792                  * first run. This is a small optimization.
1793                  */
1794                 dma_dom->next_address = dma_dom->aperture_size;
1795
1796                 if (alloc_new_range(dma_dom, false, GFP_ATOMIC))
1797                         goto out;
1798
1799                 /*
1800                  * aperture was sucessfully enlarged by 128 MB, try
1801                  * allocation again
1802                  */
1803                 goto retry;
1804         }
1805
1806         start = address;
1807         for (i = 0; i < pages; ++i) {
1808                 ret = dma_ops_domain_map(dma_dom, start, paddr, dir);
1809                 if (ret == DMA_ERROR_CODE)
1810                         goto out_unmap;
1811
1812                 paddr += PAGE_SIZE;
1813                 start += PAGE_SIZE;
1814         }
1815         address += offset;
1816
1817         ADD_STATS_COUNTER(alloced_io_mem, size);
1818
1819         if (unlikely(dma_dom->need_flush && !amd_iommu_unmap_flush)) {
1820                 iommu_flush_tlb(&dma_dom->domain);
1821                 dma_dom->need_flush = false;
1822         } else if (unlikely(amd_iommu_np_cache))
1823                 iommu_flush_pages(&dma_dom->domain, address, size);
1824
1825 out:
1826         return address;
1827
1828 out_unmap:
1829
1830         for (--i; i >= 0; --i) {
1831                 start -= PAGE_SIZE;
1832                 dma_ops_domain_unmap(dma_dom, start);
1833         }
1834
1835         dma_ops_free_addresses(dma_dom, address, pages);
1836
1837         return DMA_ERROR_CODE;
1838 }
1839
1840 /*
1841  * Does the reverse of the __map_single function. Must be called with
1842  * the domain lock held too
1843  */
1844 static void __unmap_single(struct dma_ops_domain *dma_dom,
1845                            dma_addr_t dma_addr,
1846                            size_t size,
1847                            int dir)
1848 {
1849         dma_addr_t i, start;
1850         unsigned int pages;
1851
1852         if ((dma_addr == DMA_ERROR_CODE) ||
1853             (dma_addr + size > dma_dom->aperture_size))
1854                 return;
1855
1856         pages = iommu_num_pages(dma_addr, size, PAGE_SIZE);
1857         dma_addr &= PAGE_MASK;
1858         start = dma_addr;
1859
1860         for (i = 0; i < pages; ++i) {
1861                 dma_ops_domain_unmap(dma_dom, start);
1862                 start += PAGE_SIZE;
1863         }
1864
1865         SUB_STATS_COUNTER(alloced_io_mem, size);
1866
1867         dma_ops_free_addresses(dma_dom, dma_addr, pages);
1868
1869         if (amd_iommu_unmap_flush || dma_dom->need_flush) {
1870                 iommu_flush_pages(&dma_dom->domain, dma_addr, size);
1871                 dma_dom->need_flush = false;
1872         }
1873 }
1874
1875 /*
1876  * The exported map_single function for dma_ops.
1877  */
1878 static dma_addr_t map_page(struct device *dev, struct page *page,
1879                            unsigned long offset, size_t size,
1880                            enum dma_data_direction dir,
1881                            struct dma_attrs *attrs)
1882 {
1883         unsigned long flags;
1884         struct protection_domain *domain;
1885         dma_addr_t addr;
1886         u64 dma_mask;
1887         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + offset;
1888
1889         INC_STATS_COUNTER(cnt_map_single);
1890
1891         domain = get_domain(dev);
1892         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL)
1893                 return (dma_addr_t)paddr;
1894         else if (IS_ERR(domain))
1895                 return DMA_ERROR_CODE;
1896
1897         dma_mask = *dev->dma_mask;
1898
1899         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
1900
1901         addr = __map_single(dev, domain->priv, paddr, size, dir, false,
1902                             dma_mask);
1903         if (addr == DMA_ERROR_CODE)
1904                 goto out;
1905
1906         iommu_flush_complete(domain);
1907
1908 out:
1909         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
1910
1911         return addr;
1912 }
1913
1914 /*
1915  * The exported unmap_single function for dma_ops.
1916  */
1917 static void unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr, size_t size,
1918                        enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1919 {
1920         unsigned long flags;
1921         struct protection_domain *domain;
1922
1923         INC_STATS_COUNTER(cnt_unmap_single);
1924
1925         domain = get_domain(dev);
1926         if (IS_ERR(domain))
1927                 return;
1928
1929         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
1930
1931         __unmap_single(domain->priv, dma_addr, size, dir);
1932
1933         iommu_flush_complete(domain);
1934
1935         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
1936 }
1937
1938 /*
1939  * This is a special map_sg function which is used if we should map a
1940  * device which is not handled by an AMD IOMMU in the system.
1941  */
1942 static int map_sg_no_iommu(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
1943                            int nelems, int dir)
1944 {
1945         struct scatterlist *s;
1946         int i;
1947
1948         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
1949                 s->dma_address = (dma_addr_t)sg_phys(s);
1950                 s->dma_length  = s->length;
1951         }
1952
1953         return nelems;
1954 }
1955
1956 /*
1957  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
1958  * lists).
1959  */
1960 static int map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
1961                   int nelems, enum dma_data_direction dir,
1962                   struct dma_attrs *attrs)
1963 {
1964         unsigned long flags;
1965         struct protection_domain *domain;
1966         int i;
1967         struct scatterlist *s;
1968         phys_addr_t paddr;
1969         int mapped_elems = 0;
1970         u64 dma_mask;
1971
1972         INC_STATS_COUNTER(cnt_map_sg);
1973
1974         domain = get_domain(dev);
1975         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL)
1976                 return map_sg_no_iommu(dev, sglist, nelems, dir);
1977         else if (IS_ERR(domain))
1978                 return 0;
1979
1980         dma_mask = *dev->dma_mask;
1981
1982         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
1983
1984         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
1985                 paddr = sg_phys(s);
1986
1987                 s->dma_address = __map_single(dev, domain->priv,
1988                                               paddr, s->length, dir, false,
1989                                               dma_mask);
1990
1991                 if (s->dma_address) {
1992                         s->dma_length = s->length;
1993                         mapped_elems++;
1994                 } else
1995                         goto unmap;
1996         }
1997
1998         iommu_flush_complete(domain);
1999
2000 out:
2001         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2002
2003         return mapped_elems;
2004 unmap:
2005         for_each_sg(sglist, s, mapped_elems, i) {
2006                 if (s->dma_address)
2007                         __unmap_single(domain->priv, s->dma_address,
2008                                        s->dma_length, dir);
2009                 s->dma_address = s->dma_length = 0;
2010         }
2011
2012         mapped_elems = 0;
2013
2014         goto out;
2015 }
2016
2017 /*
2018  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
2019  * lists).
2020  */
2021 static void unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
2022                      int nelems, enum dma_data_direction dir,
2023                      struct dma_attrs *attrs)
2024 {
2025         unsigned long flags;
2026         struct protection_domain *domain;
2027         struct scatterlist *s;
2028         int i;
2029
2030         INC_STATS_COUNTER(cnt_unmap_sg);
2031
2032         domain = get_domain(dev);
2033         if (IS_ERR(domain))
2034                 return;
2035
2036         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2037
2038         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
2039                 __unmap_single(domain->priv, s->dma_address,
2040                                s->dma_length, dir);
2041                 s->dma_address = s->dma_length = 0;
2042         }
2043
2044         iommu_flush_complete(domain);
2045
2046         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2047 }
2048
2049 /*
2050  * The exported alloc_coherent function for dma_ops.
2051  */
2052 static void *alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
2053                             dma_addr_t *dma_addr, gfp_t flag)
2054 {
2055         unsigned long flags;
2056         void *virt_addr;
2057         struct protection_domain *domain;
2058         phys_addr_t paddr;
2059         u64 dma_mask = dev->coherent_dma_mask;
2060
2061         INC_STATS_COUNTER(cnt_alloc_coherent);
2062
2063         domain = get_domain(dev);
2064         if (PTR_ERR(domain) == -EINVAL) {
2065                 virt_addr = (void *)__get_free_pages(flag, get_order(size));
2066                 *dma_addr = __pa(virt_addr);
2067                 return virt_addr;
2068         } else if (IS_ERR(domain))
2069                 return NULL;
2070
2071         dma_mask  = dev->coherent_dma_mask;
2072         flag     &= ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM | __GFP_DMA32);
2073         flag     |= __GFP_ZERO;
2074
2075         virt_addr = (void *)__get_free_pages(flag, get_order(size));
2076         if (!virt_addr)
2077                 return NULL;
2078
2079         paddr = virt_to_phys(virt_addr);
2080
2081         if (!dma_mask)
2082                 dma_mask = *dev->dma_mask;
2083
2084         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2085
2086         *dma_addr = __map_single(dev, domain->priv, paddr,
2087                                  size, DMA_BIDIRECTIONAL, true, dma_mask);
2088
2089         if (*dma_addr == DMA_ERROR_CODE) {
2090                 spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2091                 goto out_free;
2092         }
2093
2094         iommu_flush_complete(domain);
2095
2096         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2097
2098         return virt_addr;
2099
2100 out_free:
2101
2102         free_pages((unsigned long)virt_addr, get_order(size));
2103
2104         return NULL;
2105 }
2106
2107 /*
2108  * The exported free_coherent function for dma_ops.
2109  */
2110 static void free_coherent(struct device *dev, size_t size,
2111                           void *virt_addr, dma_addr_t dma_addr)
2112 {
2113         unsigned long flags;
2114         struct protection_domain *domain;
2115
2116         INC_STATS_COUNTER(cnt_free_coherent);
2117
2118         domain = get_domain(dev);
2119         if (IS_ERR(domain))
2120                 goto free_mem;
2121
2122         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
2123
2124         __unmap_single(domain->priv, dma_addr, size, DMA_BIDIRECTIONAL);
2125
2126         iommu_flush_complete(domain);
2127
2128         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
2129
2130 free_mem:
2131         free_pages((unsigned long)virt_addr, get_order(size));
2132 }
2133
2134 /*
2135  * This function is called by the DMA layer to find out if we can handle a
2136  * particular device. It is part of the dma_ops.
2137  */
2138 static int amd_iommu_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
2139 {
2140         return check_device(dev);
2141 }
2142
2143 /*
2144  * The function for pre-allocating protection domains.
2145  *
2146  * If the driver core informs the DMA layer if a driver grabs a device
2147  * we don't need to preallocate the protection domains anymore.
2148  * For now we have to.
2149  */
2150 static void prealloc_protection_domains(void)
2151 {
2152         struct pci_dev *dev = NULL;
2153         struct dma_ops_domain *dma_dom;
2154         u16 devid;
2155
2156         while ((dev = pci_get_device(PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, dev)) != NULL) {
2157
2158                 /* Do we handle this device? */
2159                 if (!check_device(&dev->dev))
2160                         continue;
2161
2162                 iommu_init_device(&dev->dev);
2163
2164                 /* Is there already any domain for it? */
2165                 if (domain_for_device(&dev->dev))
2166                         continue;
2167
2168                 devid = get_device_id(&dev->dev);
2169
2170                 dma_dom = dma_ops_domain_alloc();
2171                 if (!dma_dom)
2172                         continue;
2173                 init_unity_mappings_for_device(dma_dom, devid);
2174                 dma_dom->target_dev = devid;
2175
2176                 attach_device(&dev->dev, &dma_dom->domain);
2177
2178                 list_add_tail(&dma_dom->list, &iommu_pd_list);
2179         }
2180 }
2181
2182 static struct dma_map_ops amd_iommu_dma_ops = {
2183         .alloc_coherent = alloc_coherent,
2184         .free_coherent = free_coherent,
2185         .map_page = map_page,
2186         .unmap_page = unmap_page,
2187         .map_sg = map_sg,
2188         .unmap_sg = unmap_sg,
2189         .dma_supported = amd_iommu_dma_supported,
2190 };
2191
2192 /*
2193  * The function which clues the AMD IOMMU driver into dma_ops.
2194  */
2195 int __init amd_iommu_init_dma_ops(void)
2196 {
2197         struct amd_iommu *iommu;
2198         int ret;
2199
2200         /*
2201          * first allocate a default protection domain for every IOMMU we
2202          * found in the system. Devices not assigned to any other
2203          * protection domain will be assigned to the default one.
2204          */
2205         for_each_iommu(iommu) {
2206                 iommu->default_dom = dma_ops_domain_alloc();
2207                 if (iommu->default_dom == NULL)
2208                         return -ENOMEM;
2209                 iommu->default_dom->domain.flags |= PD_DEFAULT_MASK;
2210                 ret = iommu_init_unity_mappings(iommu);
2211                 if (ret)
2212                         goto free_domains;
2213         }
2214
2215         /*
2216          * Pre-allocate the protection domains for each device.
2217          */
2218         prealloc_protection_domains();
2219
2220         iommu_detected = 1;
2221         swiotlb = 0;
2222 #ifdef CONFIG_GART_IOMMU
2223         gart_iommu_aperture_disabled = 1;
2224         gart_iommu_aperture = 0;
2225 #endif
2226
2227         /* Make the driver finally visible to the drivers */
2228         dma_ops = &amd_iommu_dma_ops;
2229
2230         register_iommu(&amd_iommu_ops);
2231
2232         bus_register_notifier(&pci_bus_type, &device_nb);
2233
2234         amd_iommu_stats_init();
2235
2236         return 0;
2237
2238 free_domains:
2239
2240         for_each_iommu(iommu) {
2241                 if (iommu->default_dom)
2242                         dma_ops_domain_free(iommu->default_dom);
2243         }
2244
2245         return ret;
2246 }
2247
2248 /*****************************************************************************
2249  *
2250  * The following functions belong to the exported interface of AMD IOMMU
2251  *
2252  * This interface allows access to lower level functions of the IOMMU
2253  * like protection domain handling and assignement of devices to domains
2254  * which is not possible with the dma_ops interface.
2255  *
2256  *****************************************************************************/
2257
2258 static void cleanup_domain(struct protection_domain *domain)
2259 {
2260         unsigned long flags;
2261         u16 devid;
2262
2263         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2264
2265         for (devid = 0; devid <= amd_iommu_last_bdf; ++devid)
2266                 if (amd_iommu_pd_table[devid] == domain)
2267                         clear_dte_entry(devid);
2268
2269         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
2270 }
2271
2272 static void protection_domain_free(struct protection_domain *domain)
2273 {
2274         if (!domain)
2275                 return;
2276
2277         del_domain_from_list(domain);
2278
2279         if (domain->id)
2280                 domain_id_free(domain->id);
2281
2282         kfree(domain);
2283 }
2284
2285 static struct protection_domain *protection_domain_alloc(void)
2286 {
2287         struct protection_domain *domain;
2288
2289         domain = kzalloc(sizeof(*domain), GFP_KERNEL);
2290         if (!domain)
2291                 return NULL;
2292
2293         spin_lock_init(&domain->lock);
2294         domain->id = domain_id_alloc();
2295         if (!domain->id)
2296                 goto out_err;
2297
2298         add_domain_to_list(domain);
2299
2300         return domain;
2301
2302 out_err:
2303         kfree(domain);
2304
2305         return NULL;
2306 }
2307
2308 static int amd_iommu_domain_init(struct iommu_domain *dom)
2309 {
2310         struct protection_domain *domain;
2311
2312         domain = protection_domain_alloc();
2313         if (!domain)
2314                 goto out_free;
2315
2316         domain->mode    = PAGE_MODE_3_LEVEL;
2317         domain->pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
2318         if (!domain->pt_root)
2319                 goto out_free;
2320
2321         dom->priv = domain;
2322
2323         return 0;
2324
2325 out_free:
2326         protection_domain_free(domain);
2327
2328         return -ENOMEM;
2329 }
2330
2331 static void amd_iommu_domain_destroy(struct iommu_domain *dom)
2332 {
2333         struct protection_domain *domain = dom->priv;
2334
2335         if (!domain)
2336                 return;
2337
2338         if (domain->dev_cnt > 0)
2339                 cleanup_domain(domain);
2340
2341         BUG_ON(domain->dev_cnt != 0);
2342
2343         free_pagetable(domain);
2344
2345         domain_id_free(domain->id);
2346
2347         kfree(domain);
2348
2349         dom->priv = NULL;
2350 }
2351
2352 static void amd_iommu_detach_device(struct iommu_domain *dom,
2353                                     struct device *dev)
2354 {
2355         struct iommu_dev_data *dev_data = dev->archdata.iommu;
2356         struct amd_iommu *iommu;
2357         u16 devid;
2358
2359         if (!check_device(dev))
2360                 return;
2361
2362         devid = get_device_id(dev);
2363
2364         if (dev_data->domain != NULL)
2365                 detach_device(dev);
2366
2367         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2368         if (!iommu)
2369                 return;
2370
2371         iommu_queue_inv_dev_entry(iommu, devid);
2372         iommu_completion_wait(iommu);
2373 }
2374
2375 static int amd_iommu_attach_device(struct iommu_domain *dom,
2376                                    struct device *dev)
2377 {
2378         struct protection_domain *domain = dom->priv;
2379         struct iommu_dev_data *dev_data;
2380         struct amd_iommu *iommu;
2381         int ret;
2382         u16 devid;
2383
2384         if (!check_device(dev))
2385                 return -EINVAL;
2386
2387         dev_data = dev->archdata.iommu;
2388
2389         devid = get_device_id(dev);
2390
2391         iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2392         if (!iommu)
2393                 return -EINVAL;
2394
2395         if (dev_data->domain)
2396                 detach_device(dev);
2397
2398         ret = attach_device(dev, domain);
2399
2400         iommu_completion_wait(iommu);
2401
2402         return ret;
2403 }
2404
2405 static int amd_iommu_map_range(struct iommu_domain *dom,
2406                                unsigned long iova, phys_addr_t paddr,
2407                                size_t size, int iommu_prot)
2408 {
2409         struct protection_domain *domain = dom->priv;
2410         unsigned long i,  npages = iommu_num_pages(paddr, size, PAGE_SIZE);
2411         int prot = 0;
2412         int ret;
2413
2414         if (iommu_prot & IOMMU_READ)
2415                 prot |= IOMMU_PROT_IR;
2416         if (iommu_prot & IOMMU_WRITE)
2417                 prot |= IOMMU_PROT_IW;
2418
2419         iova  &= PAGE_MASK;
2420         paddr &= PAGE_MASK;
2421
2422         for (i = 0; i < npages; ++i) {
2423                 ret = iommu_map_page(domain, iova, paddr, prot, PM_MAP_4k);
2424                 if (ret)
2425                         return ret;
2426
2427                 iova  += PAGE_SIZE;
2428                 paddr += PAGE_SIZE;
2429         }
2430
2431         return 0;
2432 }
2433
2434 static void amd_iommu_unmap_range(struct iommu_domain *dom,
2435                                   unsigned long iova, size_t size)
2436 {
2437
2438         struct protection_domain *domain = dom->priv;
2439         unsigned long i,  npages = iommu_num_pages(iova, size, PAGE_SIZE);
2440
2441         iova  &= PAGE_MASK;
2442
2443         for (i = 0; i < npages; ++i) {
2444                 iommu_unmap_page(domain, iova, PM_MAP_4k);
2445                 iova  += PAGE_SIZE;
2446         }
2447
2448         iommu_flush_tlb_pde(domain);
2449 }
2450
2451 static phys_addr_t amd_iommu_iova_to_phys(struct iommu_domain *dom,
2452                                           unsigned long iova)
2453 {
2454         struct protection_domain *domain = dom->priv;
2455         unsigned long offset = iova & ~PAGE_MASK;
2456         phys_addr_t paddr;
2457         u64 *pte;
2458
2459         pte = fetch_pte(domain, iova, PM_MAP_4k);
2460
2461         if (!pte || !IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
2462                 return 0;
2463
2464         paddr  = *pte & IOMMU_PAGE_MASK;
2465         paddr |= offset;
2466
2467         return paddr;
2468 }
2469
2470 static int amd_iommu_domain_has_cap(struct iommu_domain *domain,
2471                                     unsigned long cap)
2472 {
2473         return 0;
2474 }
2475
2476 static struct iommu_ops amd_iommu_ops = {
2477         .domain_init = amd_iommu_domain_init,
2478         .domain_destroy = amd_iommu_domain_destroy,
2479         .attach_dev = amd_iommu_attach_device,
2480         .detach_dev = amd_iommu_detach_device,
2481         .map = amd_iommu_map_range,
2482         .unmap = amd_iommu_unmap_range,
2483         .iova_to_phys = amd_iommu_iova_to_phys,
2484         .domain_has_cap = amd_iommu_domain_has_cap,
2485 };
2486
2487 /*****************************************************************************
2488  *
2489  * The next functions do a basic initialization of IOMMU for pass through
2490  * mode
2491  *
2492  * In passthrough mode the IOMMU is initialized and enabled but not used for
2493  * DMA-API translation.
2494  *
2495  *****************************************************************************/
2496
2497 int __init amd_iommu_init_passthrough(void)
2498 {
2499         struct amd_iommu *iommu;
2500         struct pci_dev *dev = NULL;
2501         u16 devid;
2502
2503         /* allocate passthroug domain */
2504         pt_domain = protection_domain_alloc();
2505         if (!pt_domain)
2506                 return -ENOMEM;
2507
2508         pt_domain->mode |= PAGE_MODE_NONE;
2509
2510         while ((dev = pci_get_device(PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, dev)) != NULL) {
2511
2512                 if (!check_device(&dev->dev))
2513                         continue;
2514
2515                 devid = get_device_id(&dev->dev);
2516
2517                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
2518                 if (!iommu)
2519                         continue;
2520
2521                 attach_device(&dev->dev, pt_domain);
2522         }
2523
2524         pr_info("AMD-Vi: Initialized for Passthrough Mode\n");
2525
2526         return 0;
2527 }