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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2007-2008 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/scatterlist.h>
  24 #include <linux/iommu-helper.h>
  25 #include <asm/proto.h>
  26 #include <asm/iommu.h>
  27 #include <asm/gart.h>
  28 #include <asm/amd_iommu_types.h>
  29 #include <asm/amd_iommu.h>
  30
  31 #define CMD_SET_TYPE(cmd, t) ((cmd)->data[1] |= ((t) << 28))
  32
  33 #define EXIT_LOOP_COUNT 10000000
  34
  35 static DEFINE_RWLOCK(amd_iommu_devtable_lock);
  36
  37 /* A list of preallocated protection domains */
  38 static LIST_HEAD(iommu_pd_list);
  39 static DEFINE_SPINLOCK(iommu_pd_list_lock);
  40
  41 /*
  42  * general struct to manage commands send to an IOMMU
  43  */
  44 struct iommu_cmd {
  45         u32 data[4];
  46 };
  47
  48 static int dma_ops_unity_map(struct dma_ops_domain *dma_dom,
  49                              struct unity_map_entry *e);
  50
  51 /* returns !0 if the IOMMU is caching non-present entries in its TLB */
  52 static int iommu_has_npcache(struct amd_iommu *iommu)
  53 {
  54         return iommu->cap & (1UL << IOMMU_CAP_NPCACHE);
  55 }
  56
  57 /****************************************************************************
  58  *
  59  * Interrupt handling functions
  60  *
  61  ****************************************************************************/
  62
  63 static void iommu_print_event(void *__evt)
  64 {
  65         u32 *event = __evt;
  66         int type  = (event[1] >> EVENT_TYPE_SHIFT)  & EVENT_TYPE_MASK;
  67         int devid = (event[0] >> EVENT_DEVID_SHIFT) & EVENT_DEVID_MASK;
  68         int domid = (event[1] >> EVENT_DOMID_SHIFT) & EVENT_DOMID_MASK;
  69         int flags = (event[1] >> EVENT_FLAGS_SHIFT) & EVENT_FLAGS_MASK;
  70         u64 address = (u64)(((u64)event[3]) << 32) | event[2];
  71
  72         printk(KERN_ERR "AMD IOMMU: Event logged [");
  73
  74         switch (type) {
  75         case EVENT_TYPE_ILL_DEV:
  76                 printk("ILLEGAL_DEV_TABLE_ENTRY device=%02x:%02x.%x "
  77                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
  78                        PCI_BUS(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
  79                        address, flags);
  80                 break;
  81         case EVENT_TYPE_IO_FAULT:
  82                 printk("IO_PAGE_FAULT device=%02x:%02x.%x "
  83                        "domain=0x%04x address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
  84                        PCI_BUS(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
  85                        domid, address, flags);
  86                 break;
  87         case EVENT_TYPE_DEV_TAB_ERR:
  88                 printk("DEV_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x "
  89                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
  90                        PCI_BUS(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
  91                        address, flags);
  92                 break;
  93         case EVENT_TYPE_PAGE_TAB_ERR:
  94                 printk("PAGE_TAB_HARDWARE_ERROR device=%02x:%02x.%x "
  95                        "domain=0x%04x address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
  96                        PCI_BUS(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
  97                        domid, address, flags);
  98                 break;
  99         case EVENT_TYPE_ILL_CMD:
 100                 printk("ILLEGAL_COMMAND_ERROR address=0x%016llx]\n", address);
 101                 break;
 102         case EVENT_TYPE_CMD_HARD_ERR:
 103                 printk("COMMAND_HARDWARE_ERROR address=0x%016llx "
 104                        "flags=0x%04x]\n", address, flags);
 105                 break;
 106         case EVENT_TYPE_IOTLB_INV_TO:
 107                 printk("IOTLB_INV_TIMEOUT device=%02x:%02x.%x "
 108                        "address=0x%016llx]\n",
 109                        PCI_BUS(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 110                        address);
 111                 break;
 112         case EVENT_TYPE_INV_DEV_REQ:
 113                 printk("INVALID_DEVICE_REQUEST device=%02x:%02x.%x "
 114                        "address=0x%016llx flags=0x%04x]\n",
 115                        PCI_BUS(devid), PCI_SLOT(devid), PCI_FUNC(devid),
 116                        address, flags);
 117                 break;
 118         default:
 119                 printk(KERN_ERR "UNKNOWN type=0x%02x]\n", type);
 120         }
 121 }
 122
 123 static void iommu_poll_events(struct amd_iommu *iommu)
 124 {
 125         u32 head, tail;
 126         unsigned long flags;
 127
 128         spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
 129
 130         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
 131         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_EVT_TAIL_OFFSET);
 132
 133         while (head != tail) {
 134                 iommu_print_event(iommu->evt_buf + head);
 135                 head = (head + EVENT_ENTRY_SIZE) % iommu->evt_buf_size;
 136         }
 137
 138         writel(head, iommu->mmio_base + MMIO_EVT_HEAD_OFFSET);
 139
 140         spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
 141 }
 142
 143 irqreturn_t amd_iommu_int_handler(int irq, void *data)
 144 {
 145         struct amd_iommu *iommu;
 146
 147         list_for_each_entry(iommu, &amd_iommu_list, list)
 148                 iommu_poll_events(iommu);
 149
 150         return IRQ_HANDLED;
 151 }
 152
 153 /****************************************************************************
 154  *
 155  * IOMMU command queuing functions
 156  *
 157  ****************************************************************************/
 158
 159 /*
 160  * Writes the command to the IOMMUs command buffer and informs the
 161  * hardware about the new command. Must be called with iommu->lock held.
 162  */
 163 static int __iommu_queue_command(struct amd_iommu *iommu, struct iommu_cmd *cmd)
 164 {
 165         u32 tail, head;
 166         u8 *target;
 167
 168         tail = readl(iommu->mmio_base + MMIO_CMD_TAIL_OFFSET);
 169         target = iommu->cmd_buf + tail;
 170         memcpy_toio(target, cmd, sizeof(*cmd));
 171         tail = (tail + sizeof(*cmd)) % iommu->cmd_buf_size;
 172         head = readl(iommu->mmio_base + MMIO_CMD_HEAD_OFFSET);
 173         if (tail == head)
 174                 return -ENOMEM;
 175         writel(tail, iommu->mmio_base + MMIO_CMD_TAIL_OFFSET);
 176
 177         return 0;
 178 }
 179
 180 /*
 181  * General queuing function for commands. Takes iommu->lock and calls
 182  * __iommu_queue_command().
 183  */
 184 static int iommu_queue_command(struct amd_iommu *iommu, struct iommu_cmd *cmd)
 185 {
 186         unsigned long flags;
 187         int ret;
 188
 189         spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
 190         ret = __iommu_queue_command(iommu, cmd);
 191         if (!ret)
 192                 iommu->need_sync = 1;
 193         spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
 194
 195         return ret;
 196 }
 197
 198 /*
 199  * This function waits until an IOMMU has completed a completion
 200  * wait command
 201  */
 202 static void __iommu_wait_for_completion(struct amd_iommu *iommu)
 203 {
 204         int ready = 0;
 205         unsigned status = 0;
 206         unsigned long i = 0;
 207
 208         while (!ready && (i < EXIT_LOOP_COUNT)) {
 209                 ++i;
 210                 /* wait for the bit to become one */
 211                 status = readl(iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
 212                 ready = status & MMIO_STATUS_COM_WAIT_INT_MASK;
 213         }
 214
 215         /* set bit back to zero */
 216         status &= ~MMIO_STATUS_COM_WAIT_INT_MASK;
 217         writel(status, iommu->mmio_base + MMIO_STATUS_OFFSET);
 218
 219         if (unlikely(i == EXIT_LOOP_COUNT))
 220                 panic("AMD IOMMU: Completion wait loop failed\n");
 221 }
 222
 223 /*
 224  * This function queues a completion wait command into the command
 225  * buffer of an IOMMU
 226  */
 227 static int __iommu_completion_wait(struct amd_iommu *iommu)
 228 {
 229         struct iommu_cmd cmd;
 230
 231          memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 232          cmd.data[0] = CMD_COMPL_WAIT_INT_MASK;
 233          CMD_SET_TYPE(&cmd, CMD_COMPL_WAIT);
 234
 235          return __iommu_queue_command(iommu, &cmd);
 236 }
 237
 238 /*
 239  * This function is called whenever we need to ensure that the IOMMU has
 240  * completed execution of all commands we sent. It sends a
 241  * COMPLETION_WAIT command and waits for it to finish. The IOMMU informs
 242  * us about that by writing a value to a physical address we pass with
 243  * the command.
 244  */
 245 static int iommu_completion_wait(struct amd_iommu *iommu)
 246 {
 247         int ret = 0;
 248         unsigned long flags;
 249
 250         spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
 251
 252         if (!iommu->need_sync)
 253                 goto out;
 254
 255         ret = __iommu_completion_wait(iommu);
 256
 257         iommu->need_sync = 0;
 258
 259         if (ret)
 260                 goto out;
 261
 262         __iommu_wait_for_completion(iommu);
 263
 264 out:
 265         spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
 266
 267         return 0;
 268 }
 269
 270 /*
 271  * Command send function for invalidating a device table entry
 272  */
 273 static int iommu_queue_inv_dev_entry(struct amd_iommu *iommu, u16 devid)
 274 {
 275         struct iommu_cmd cmd;
 276         int ret;
 277
 278         BUG_ON(iommu == NULL);
 279
 280         memset(&cmd, 0, sizeof(cmd));
 281         CMD_SET_TYPE(&cmd, CMD_INV_DEV_ENTRY);
 282         cmd.data[0] = devid;
 283
 284         ret = iommu_queue_command(iommu, &cmd);
 285
 286         return ret;
 287 }
 288
 289 static void __iommu_build_inv_iommu_pages(struct iommu_cmd *cmd, u64 address,
 290                                           u16 domid, int pde, int s)
 291 {
 292         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
 293         address &= PAGE_MASK;
 294         CMD_SET_TYPE(cmd, CMD_INV_IOMMU_PAGES);
 295         cmd->data[1] |= domid;
 296         cmd->data[2] = lower_32_bits(address);
 297         cmd->data[3] = upper_32_bits(address);
 298         if (s) /* size bit - we flush more than one 4kb page */
 299                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK;
 300         if (pde) /* PDE bit - we wan't flush everything not only the PTEs */
 301                 cmd->data[2] |= CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK;
 302 }
 303
 304 /*
 305  * Generic command send function for invalidaing TLB entries
 306  */
 307 static int iommu_queue_inv_iommu_pages(struct amd_iommu *iommu,
 308                 u64 address, u16 domid, int pde, int s)
 309 {
 310         struct iommu_cmd cmd;
 311         int ret;
 312
 313         __iommu_build_inv_iommu_pages(&cmd, address, domid, pde, s);
 314
 315         ret = iommu_queue_command(iommu, &cmd);
 316
 317         return ret;
 318 }
 319
 320 /*
 321  * TLB invalidation function which is called from the mapping functions.
 322  * It invalidates a single PTE if the range to flush is within a single
 323  * page. Otherwise it flushes the whole TLB of the IOMMU.
 324  */
 325 static int iommu_flush_pages(struct amd_iommu *iommu, u16 domid,
 326                 u64 address, size_t size)
 327 {
 328         int s = 0;
 329         unsigned pages = iommu_num_pages(address, size, PAGE_SIZE);
 330
 331         address &= PAGE_MASK;
 332
 333         if (pages > 1) {
 334                 /*
 335                  * If we have to flush more than one page, flush all
 336                  * TLB entries for this domain
 337                  */
 338                 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
 339                 s = 1;
 340         }
 341
 342         iommu_queue_inv_iommu_pages(iommu, address, domid, 0, s);
 343
 344         return 0;
 345 }
 346
 347 /* Flush the whole IO/TLB for a given protection domain */
 348 static void iommu_flush_tlb(struct amd_iommu *iommu, u16 domid)
 349 {
 350         u64 address = CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS;
 351
 352         iommu_queue_inv_iommu_pages(iommu, address, domid, 0, 1);
 353 }
 354
 355 #ifdef CONFIG_IOMMU_API
 356 /*
 357  * This function is used to flush the IO/TLB for a given protection domain
 358  * on every IOMMU in the system
 359  */
 360 static void iommu_flush_domain(u16 domid)
 361 {
 362         unsigned long flags;
 363         struct amd_iommu *iommu;
 364         struct iommu_cmd cmd;
 365
 366         __iommu_build_inv_iommu_pages(&cmd, CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS,
 367                                       domid, 1, 1);
 368
 369         list_for_each_entry(iommu, &amd_iommu_list, list) {
 370                 spin_lock_irqsave(&iommu->lock, flags);
 371                 __iommu_queue_command(iommu, &cmd);
 372                 __iommu_completion_wait(iommu);
 373                 __iommu_wait_for_completion(iommu);
 374                 spin_unlock_irqrestore(&iommu->lock, flags);
 375         }
 376 }
 377 #endif
 378
 379 /****************************************************************************
 380  *
 381  * The functions below are used the create the page table mappings for
 382  * unity mapped regions.
 383  *
 384  ****************************************************************************/
 385
 386 /*
 387  * Generic mapping functions. It maps a physical address into a DMA
 388  * address space. It allocates the page table pages if necessary.
 389  * In the future it can be extended to a generic mapping function
 390  * supporting all features of AMD IOMMU page tables like level skipping
 391  * and full 64 bit address spaces.
 392  */
 393 static int iommu_map_page(struct protection_domain *dom,
 394                           unsigned long bus_addr,
 395                           unsigned long phys_addr,
 396                           int prot)
 397 {
 398         u64 __pte, *pte, *page;
 399
 400         bus_addr  = PAGE_ALIGN(bus_addr);
 401         phys_addr = PAGE_ALIGN(phys_addr);
 402
 403         /* only support 512GB address spaces for now */
 404         if (bus_addr > IOMMU_MAP_SIZE_L3 || !(prot & IOMMU_PROT_MASK))
 405                 return -EINVAL;
 406
 407         pte = &dom->pt_root[IOMMU_PTE_L2_INDEX(bus_addr)];
 408
 409         if (!IOMMU_PTE_PRESENT(*pte)) {
 410                 page = (u64 *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
 411                 if (!page)
 412                         return -ENOMEM;
 413                 *pte = IOMMU_L2_PDE(virt_to_phys(page));
 414         }
 415
 416         pte = IOMMU_PTE_PAGE(*pte);
 417         pte = &pte[IOMMU_PTE_L1_INDEX(bus_addr)];
 418
 419         if (!IOMMU_PTE_PRESENT(*pte)) {
 420                 page = (u64 *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
 421                 if (!page)
 422                         return -ENOMEM;
 423                 *pte = IOMMU_L1_PDE(virt_to_phys(page));
 424         }
 425
 426         pte = IOMMU_PTE_PAGE(*pte);
 427         pte = &pte[IOMMU_PTE_L0_INDEX(bus_addr)];
 428
 429         if (IOMMU_PTE_PRESENT(*pte))
 430                 return -EBUSY;
 431
 432         __pte = phys_addr | IOMMU_PTE_P;
 433         if (prot & IOMMU_PROT_IR)
 434                 __pte |= IOMMU_PTE_IR;
 435         if (prot & IOMMU_PROT_IW)
 436                 __pte |= IOMMU_PTE_IW;
 437
 438         *pte = __pte;
 439
 440         return 0;
 441 }
 442
 443 /*
 444  * This function checks if a specific unity mapping entry is needed for
 445  * this specific IOMMU.
 446  */
 447 static int iommu_for_unity_map(struct amd_iommu *iommu,
 448                                struct unity_map_entry *entry)
 449 {
 450         u16 bdf, i;
 451
 452         for (i = entry->devid_start; i <= entry->devid_end; ++i) {
 453                 bdf = amd_iommu_alias_table[i];
 454                 if (amd_iommu_rlookup_table[bdf] == iommu)
 455                         return 1;
 456         }
 457
 458         return 0;
 459 }
 460
 461 /*
 462  * Init the unity mappings for a specific IOMMU in the system
 463  *
 464  * Basically iterates over all unity mapping entries and applies them to
 465  * the default domain DMA of that IOMMU if necessary.
 466  */
 467 static int iommu_init_unity_mappings(struct amd_iommu *iommu)
 468 {
 469         struct unity_map_entry *entry;
 470         int ret;
 471
 472         list_for_each_entry(entry, &amd_iommu_unity_map, list) {
 473                 if (!iommu_for_unity_map(iommu, entry))
 474                         continue;
 475                 ret = dma_ops_unity_map(iommu->default_dom, entry);
 476                 if (ret)
 477                         return ret;
 478         }
 479
 480         return 0;
 481 }
 482
 483 /*
 484  * This function actually applies the mapping to the page table of the
 485  * dma_ops domain.
 486  */
 487 static int dma_ops_unity_map(struct dma_ops_domain *dma_dom,
 488                              struct unity_map_entry *e)
 489 {
 490         u64 addr;
 491         int ret;
 492
 493         for (addr = e->address_start; addr < e->address_end;
 494              addr += PAGE_SIZE) {
 495                 ret = iommu_map_page(&dma_dom->domain, addr, addr, e->prot);
 496                 if (ret)
 497                         return ret;
 498                 /*
 499                  * if unity mapping is in aperture range mark the page
 500                  * as allocated in the aperture
 501                  */
 502                 if (addr < dma_dom->aperture_size)
 503                         __set_bit(addr >> PAGE_SHIFT, dma_dom->bitmap);
 504         }
 505
 506         return 0;
 507 }
 508
 509 /*
 510  * Inits the unity mappings required for a specific device
 511  */
 512 static int init_unity_mappings_for_device(struct dma_ops_domain *dma_dom,
 513                                           u16 devid)
 514 {
 515         struct unity_map_entry *e;
 516         int ret;
 517
 518         list_for_each_entry(e, &amd_iommu_unity_map, list) {
 519                 if (!(devid >= e->devid_start && devid <= e->devid_end))
 520                         continue;
 521                 ret = dma_ops_unity_map(dma_dom, e);
 522                 if (ret)
 523                         return ret;
 524         }
 525
 526         return 0;
 527 }
 528
 529 /****************************************************************************
 530  *
 531  * The next functions belong to the address allocator for the dma_ops
 532  * interface functions. They work like the allocators in the other IOMMU
 533  * drivers. Its basically a bitmap which marks the allocated pages in
 534  * the aperture. Maybe it could be enhanced in the future to a more
 535  * efficient allocator.
 536  *
 537  ****************************************************************************/
 538
 539 /*
 540  * The address allocator core function.
 541  *
 542  * called with domain->lock held
 543  */
 544 static unsigned long dma_ops_alloc_addresses(struct device *dev,
 545                                              struct dma_ops_domain *dom,
 546                                              unsigned int pages,
 547                                              unsigned long align_mask,
 548                                              u64 dma_mask)
 549 {
 550         unsigned long limit;
 551         unsigned long address;
 552         unsigned long boundary_size;
 553
 554         boundary_size = ALIGN(dma_get_seg_boundary(dev) + 1,
 555                         PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
 556         limit = iommu_device_max_index(dom->aperture_size >> PAGE_SHIFT, 0,
 557                                        dma_mask >> PAGE_SHIFT);
 558
 559         if (dom->next_bit >= limit) {
 560                 dom->next_bit = 0;
 561                 dom->need_flush = true;
 562         }
 563
 564         address = iommu_area_alloc(dom->bitmap, limit, dom->next_bit, pages,
 565                                    0 , boundary_size, align_mask);
 566         if (address == -1) {
 567                 address = iommu_area_alloc(dom->bitmap, limit, 0, pages,
 568                                 0, boundary_size, align_mask);
 569                 dom->need_flush = true;
 570         }
 571
 572         if (likely(address != -1)) {
 573                 dom->next_bit = address + pages;
 574                 address <<= PAGE_SHIFT;
 575         } else
 576                 address = bad_dma_address;
 577
 578         WARN_ON((address + (PAGE_SIZE*pages)) > dom->aperture_size);
 579
 580         return address;
 581 }
 582
 583 /*
 584  * The address free function.
 585  *
 586  * called with domain->lock held
 587  */
 588 static void dma_ops_free_addresses(struct dma_ops_domain *dom,
 589                                    unsigned long address,
 590                                    unsigned int pages)
 591 {
 592         address >>= PAGE_SHIFT;
 593         iommu_area_free(dom->bitmap, address, pages);
 594
 595         if (address >= dom->next_bit)
 596                 dom->need_flush = true;
 597 }
 598
 599 /****************************************************************************
 600  *
 601  * The next functions belong to the domain allocation. A domain is
 602  * allocated for every IOMMU as the default domain. If device isolation
 603  * is enabled, every device get its own domain. The most important thing
 604  * about domains is the page table mapping the DMA address space they
 605  * contain.
 606  *
 607  ****************************************************************************/
 608
 609 static u16 domain_id_alloc(void)
 610 {
 611         unsigned long flags;
 612         int id;
 613
 614         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
 615         id = find_first_zero_bit(amd_iommu_pd_alloc_bitmap, MAX_DOMAIN_ID);
 616         BUG_ON(id == 0);
 617         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
 618                 __set_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
 619         else
 620                 id = 0;
 621         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
 622
 623         return id;
 624 }
 625
 626 #ifdef CONFIG_IOMMU_API
 627 static void domain_id_free(int id)
 628 {
 629         unsigned long flags;
 630
 631         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
 632         if (id > 0 && id < MAX_DOMAIN_ID)
 633                 __clear_bit(id, amd_iommu_pd_alloc_bitmap);
 634         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
 635 }
 636 #endif
 637
 638 /*
 639  * Used to reserve address ranges in the aperture (e.g. for exclusion
 640  * ranges.
 641  */
 642 static void dma_ops_reserve_addresses(struct dma_ops_domain *dom,
 643                                       unsigned long start_page,
 644                                       unsigned int pages)
 645 {
 646         unsigned int last_page = dom->aperture_size >> PAGE_SHIFT;
 647
 648         if (start_page + pages > last_page)
 649                 pages = last_page - start_page;
 650
 651         iommu_area_reserve(dom->bitmap, start_page, pages);
 652 }
 653
 654 static void free_pagetable(struct protection_domain *domain)
 655 {
 656         int i, j;
 657         u64 *p1, *p2, *p3;
 658
 659         p1 = domain->pt_root;
 660
 661         if (!p1)
 662                 return;
 663
 664         for (i = 0; i < 512; ++i) {
 665                 if (!IOMMU_PTE_PRESENT(p1[i]))
 666                         continue;
 667
 668                 p2 = IOMMU_PTE_PAGE(p1[i]);
 669                 for (j = 0; j < 512; ++j) {
 670                         if (!IOMMU_PTE_PRESENT(p2[j]))
 671                                 continue;
 672                         p3 = IOMMU_PTE_PAGE(p2[j]);
 673                         free_page((unsigned long)p3);
 674                 }
 675
 676                 free_page((unsigned long)p2);
 677         }
 678
 679         free_page((unsigned long)p1);
 680
 681         domain->pt_root = NULL;
 682 }
 683
 684 /*
 685  * Free a domain, only used if something went wrong in the
 686  * allocation path and we need to free an already allocated page table
 687  */
 688 static void dma_ops_domain_free(struct dma_ops_domain *dom)
 689 {
 690         if (!dom)
 691                 return;
 692
 693         free_pagetable(&dom->domain);
 694
 695         kfree(dom->pte_pages);
 696
 697         kfree(dom->bitmap);
 698
 699         kfree(dom);
 700 }
 701
 702 /*
 703  * Allocates a new protection domain usable for the dma_ops functions.
 704  * It also intializes the page table and the address allocator data
 705  * structures required for the dma_ops interface
 706  */
 707 static struct dma_ops_domain *dma_ops_domain_alloc(struct amd_iommu *iommu,
 708                                                    unsigned order)
 709 {
 710         struct dma_ops_domain *dma_dom;
 711         unsigned i, num_pte_pages;
 712         u64 *l2_pde;
 713         u64 address;
 714
 715         /*
 716          * Currently the DMA aperture must be between 32 MB and 1GB in size
 717          */
 718         if ((order < 25) || (order > 30))
 719                 return NULL;
 720
 721         dma_dom = kzalloc(sizeof(struct dma_ops_domain), GFP_KERNEL);
 722         if (!dma_dom)
 723                 return NULL;
 724
 725         spin_lock_init(&dma_dom->domain.lock);
 726
 727         dma_dom->domain.id = domain_id_alloc();
 728         if (dma_dom->domain.id == 0)
 729                 goto free_dma_dom;
 730         dma_dom->domain.mode = PAGE_MODE_3_LEVEL;
 731         dma_dom->domain.pt_root = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
 732         dma_dom->domain.flags = PD_DMA_OPS_MASK;
 733         dma_dom->domain.priv = dma_dom;
 734         if (!dma_dom->domain.pt_root)
 735                 goto free_dma_dom;
 736         dma_dom->aperture_size = (1ULL << order);
 737         dma_dom->bitmap = kzalloc(dma_dom->aperture_size / (PAGE_SIZE * 8),
 738                                   GFP_KERNEL);
 739         if (!dma_dom->bitmap)
 740                 goto free_dma_dom;
 741         /*
 742          * mark the first page as allocated so we never return 0 as
 743          * a valid dma-address. So we can use 0 as error value
 744          */
 745         dma_dom->bitmap[0] = 1;
 746         dma_dom->next_bit = 0;
 747
 748         dma_dom->need_flush = false;
 749         dma_dom->target_dev = 0xffff;
 750
 751         /* Intialize the exclusion range if necessary */
 752         if (iommu->exclusion_start &&
 753             iommu->exclusion_start < dma_dom->aperture_size) {
 754                 unsigned long startpage = iommu->exclusion_start >> PAGE_SHIFT;
 755                 int pages = iommu_num_pages(iommu->exclusion_start,
 756                                             iommu->exclusion_length,
 757                                             PAGE_SIZE);
 758                 dma_ops_reserve_addresses(dma_dom, startpage, pages);
 759         }
 760
 761         /*
 762          * At the last step, build the page tables so we don't need to
 763          * allocate page table pages in the dma_ops mapping/unmapping
 764          * path.
 765          */
 766         num_pte_pages = dma_dom->aperture_size / (PAGE_SIZE * 512);
 767         dma_dom->pte_pages = kzalloc(num_pte_pages * sizeof(void *),
 768                         GFP_KERNEL);
 769         if (!dma_dom->pte_pages)
 770                 goto free_dma_dom;
 771
 772         l2_pde = (u64 *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
 773         if (l2_pde == NULL)
 774                 goto free_dma_dom;
 775
 776         dma_dom->domain.pt_root[0] = IOMMU_L2_PDE(virt_to_phys(l2_pde));
 777
 778         for (i = 0; i < num_pte_pages; ++i) {
 779                 dma_dom->pte_pages[i] = (u64 *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
 780                 if (!dma_dom->pte_pages[i])
 781                         goto free_dma_dom;
 782                 address = virt_to_phys(dma_dom->pte_pages[i]);
 783                 l2_pde[i] = IOMMU_L1_PDE(address);
 784         }
 785
 786         return dma_dom;
 787
 788 free_dma_dom:
 789         dma_ops_domain_free(dma_dom);
 790
 791         return NULL;
 792 }
 793
 794 /*
 795  * little helper function to check whether a given protection domain is a
 796  * dma_ops domain
 797  */
 798 static bool dma_ops_domain(struct protection_domain *domain)
 799 {
 800         return domain->flags & PD_DMA_OPS_MASK;
 801 }
 802
 803 /*
 804  * Find out the protection domain structure for a given PCI device. This
 805  * will give us the pointer to the page table root for example.
 806  */
 807 static struct protection_domain *domain_for_device(u16 devid)
 808 {
 809         struct protection_domain *dom;
 810         unsigned long flags;
 811
 812         read_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
 813         dom = amd_iommu_pd_table[devid];
 814         read_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
 815
 816         return dom;
 817 }
 818
 819 /*
 820  * If a device is not yet associated with a domain, this function does
 821  * assigns it visible for the hardware
 822  */
 823 static void attach_device(struct amd_iommu *iommu,
 824                           struct protection_domain *domain,
 825                           u16 devid)
 826 {
 827         unsigned long flags;
 828         u64 pte_root = virt_to_phys(domain->pt_root);
 829
 830         domain->dev_cnt += 1;
 831
 832         pte_root |= (domain->mode & DEV_ENTRY_MODE_MASK)
 833                     << DEV_ENTRY_MODE_SHIFT;
 834         pte_root |= IOMMU_PTE_IR | IOMMU_PTE_IW | IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_TV;
 835
 836         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
 837         amd_iommu_dev_table[devid].data[0] = lower_32_bits(pte_root);
 838         amd_iommu_dev_table[devid].data[1] = upper_32_bits(pte_root);
 839         amd_iommu_dev_table[devid].data[2] = domain->id;
 840
 841         amd_iommu_pd_table[devid] = domain;
 842         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
 843
 844         iommu_queue_inv_dev_entry(iommu, devid);
 845 }
 846
 847 #ifdef CONFIG_IOMMU_API
 848 /*
 849  * Removes a device from a protection domain (unlocked)
 850  */
 851 static void __detach_device(struct protection_domain *domain, u16 devid)
 852 {
 853
 854         /* lock domain */
 855         spin_lock(&domain->lock);
 856
 857         /* remove domain from the lookup table */
 858         amd_iommu_pd_table[devid] = NULL;
 859
 860         /* remove entry from the device table seen by the hardware */
 861         amd_iommu_dev_table[devid].data[0] = IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_TV;
 862         amd_iommu_dev_table[devid].data[1] = 0;
 863         amd_iommu_dev_table[devid].data[2] = 0;
 864
 865         /* decrease reference counter */
 866         domain->dev_cnt -= 1;
 867
 868         /* ready */
 869         spin_unlock(&domain->lock);
 870 }
 871
 872 /*
 873  * Removes a device from a protection domain (with devtable_lock held)
 874  */
 875 static void detach_device(struct protection_domain *domain, u16 devid)
 876 {
 877         unsigned long flags;
 878
 879         /* lock device table */
 880         write_lock_irqsave(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
 881         __detach_device(domain, devid);
 882         write_unlock_irqrestore(&amd_iommu_devtable_lock, flags);
 883 }
 884 #endif
 885
 886 /*****************************************************************************
 887  *
 888  * The next functions belong to the dma_ops mapping/unmapping code.
 889  *
 890  *****************************************************************************/
 891
 892 /*
 893  * This function checks if the driver got a valid device from the caller to
 894  * avoid dereferencing invalid pointers.
 895  */
 896 static bool check_device(struct device *dev)
 897 {
 898         if (!dev || !dev->dma_mask)
 899                 return false;
 900
 901         return true;
 902 }
 903
 904 /*
 905  * In this function the list of preallocated protection domains is traversed to
 906  * find the domain for a specific device
 907  */
 908 static struct dma_ops_domain *find_protection_domain(u16 devid)
 909 {
 910         struct dma_ops_domain *entry, *ret = NULL;
 911         unsigned long flags;
 912
 913         if (list_empty(&iommu_pd_list))
 914                 return NULL;
 915
 916         spin_lock_irqsave(&iommu_pd_list_lock, flags);
 917
 918         list_for_each_entry(entry, &iommu_pd_list, list) {
 919                 if (entry->target_dev == devid) {
 920                         ret = entry;
 921                         break;
 922                 }
 923         }
 924
 925         spin_unlock_irqrestore(&iommu_pd_list_lock, flags);
 926
 927         return ret;
 928 }
 929
 930 /*
 931  * In the dma_ops path we only have the struct device. This function
 932  * finds the corresponding IOMMU, the protection domain and the
 933  * requestor id for a given device.
 934  * If the device is not yet associated with a domain this is also done
 935  * in this function.
 936  */
 937 static int get_device_resources(struct device *dev,
 938                                 struct amd_iommu **iommu,
 939                                 struct protection_domain **domain,
 940                                 u16 *bdf)
 941 {
 942         struct dma_ops_domain *dma_dom;
 943         struct pci_dev *pcidev;
 944         u16 _bdf;
 945
 946         *iommu = NULL;
 947         *domain = NULL;
 948         *bdf = 0xffff;
 949
 950         if (dev->bus != &pci_bus_type)
 951                 return 0;
 952
 953         pcidev = to_pci_dev(dev);
 954         _bdf = calc_devid(pcidev->bus->number, pcidev->devfn);
 955
 956         /* device not translated by any IOMMU in the system? */
 957         if (_bdf > amd_iommu_last_bdf)
 958                 return 0;
 959
 960         *bdf = amd_iommu_alias_table[_bdf];
 961
 962         *iommu = amd_iommu_rlookup_table[*bdf];
 963         if (*iommu == NULL)
 964                 return 0;
 965         *domain = domain_for_device(*bdf);
 966         if (*domain == NULL) {
 967                 dma_dom = find_protection_domain(*bdf);
 968                 if (!dma_dom)
 969                         dma_dom = (*iommu)->default_dom;
 970                 *domain = &dma_dom->domain;
 971                 attach_device(*iommu, *domain, *bdf);
 972                 printk(KERN_INFO "AMD IOMMU: Using protection domain %d for "
 973                                 "device ", (*domain)->id);
 974                 print_devid(_bdf, 1);
 975         }
 976
 977         if (domain_for_device(_bdf) == NULL)
 978                 attach_device(*iommu, *domain, _bdf);
 979
 980         return 1;
 981 }
 982
 983 /*
 984  * This is the generic map function. It maps one 4kb page at paddr to
 985  * the given address in the DMA address space for the domain.
 986  */
 987 static dma_addr_t dma_ops_domain_map(struct amd_iommu *iommu,
 988                                      struct dma_ops_domain *dom,
 989                                      unsigned long address,
 990                                      phys_addr_t paddr,
 991                                      int direction)
 992 {
 993         u64 *pte, __pte;
 994
 995         WARN_ON(address > dom->aperture_size);
 996
 997         paddr &= PAGE_MASK;
 998
 999         pte  = dom->pte_pages[IOMMU_PTE_L1_INDEX(address)];
1000         pte += IOMMU_PTE_L0_INDEX(address);
1001
1002         __pte = paddr | IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_FC;
1003
1004         if (direction == DMA_TO_DEVICE)
1005                 __pte |= IOMMU_PTE_IR;
1006         else if (direction == DMA_FROM_DEVICE)
1007                 __pte |= IOMMU_PTE_IW;
1008         else if (direction == DMA_BIDIRECTIONAL)
1009                 __pte |= IOMMU_PTE_IR | IOMMU_PTE_IW;
1010
1011         WARN_ON(*pte);
1012
1013         *pte = __pte;
1014
1015         return (dma_addr_t)address;
1016 }
1017
1018 /*
1019  * The generic unmapping function for on page in the DMA address space.
1020  */
1021 static void dma_ops_domain_unmap(struct amd_iommu *iommu,
1022                                  struct dma_ops_domain *dom,
1023                                  unsigned long address)
1024 {
1025         u64 *pte;
1026
1027         if (address >= dom->aperture_size)
1028                 return;
1029
1030         WARN_ON(address & ~PAGE_MASK || address >= dom->aperture_size);
1031
1032         pte  = dom->pte_pages[IOMMU_PTE_L1_INDEX(address)];
1033         pte += IOMMU_PTE_L0_INDEX(address);
1034
1035         WARN_ON(!*pte);
1036
1037         *pte = 0ULL;
1038 }
1039
1040 /*
1041  * This function contains common code for mapping of a physically
1042  * contiguous memory region into DMA address space. It is used by all
1043  * mapping functions provided with this IOMMU driver.
1044  * Must be called with the domain lock held.
1045  */
1046 static dma_addr_t __map_single(struct device *dev,
1047                                struct amd_iommu *iommu,
1048                                struct dma_ops_domain *dma_dom,
1049                                phys_addr_t paddr,
1050                                size_t size,
1051                                int dir,
1052                                bool align,
1053                                u64 dma_mask)
1054 {
1055         dma_addr_t offset = paddr & ~PAGE_MASK;
1056         dma_addr_t address, start;
1057         unsigned int pages;
1058         unsigned long align_mask = 0;
1059         int i;
1060
1061         pages = iommu_num_pages(paddr, size, PAGE_SIZE);
1062         paddr &= PAGE_MASK;
1063
1064         if (align)
1065                 align_mask = (1UL << get_order(size)) - 1;
1066
1067         address = dma_ops_alloc_addresses(dev, dma_dom, pages, align_mask,
1068                                           dma_mask);
1069         if (unlikely(address == bad_dma_address))
1070                 goto out;
1071
1072         start = address;
1073         for (i = 0; i < pages; ++i) {
1074                 dma_ops_domain_map(iommu, dma_dom, start, paddr, dir);
1075                 paddr += PAGE_SIZE;
1076                 start += PAGE_SIZE;
1077         }
1078         address += offset;
1079
1080         if (unlikely(dma_dom->need_flush && !amd_iommu_unmap_flush)) {
1081                 iommu_flush_tlb(iommu, dma_dom->domain.id);
1082                 dma_dom->need_flush = false;
1083         } else if (unlikely(iommu_has_npcache(iommu)))
1084                 iommu_flush_pages(iommu, dma_dom->domain.id, address, size);
1085
1086 out:
1087         return address;
1088 }
1089
1090 /*
1091  * Does the reverse of the __map_single function. Must be called with
1092  * the domain lock held too
1093  */
1094 static void __unmap_single(struct amd_iommu *iommu,
1095                            struct dma_ops_domain *dma_dom,
1096                            dma_addr_t dma_addr,
1097                            size_t size,
1098                            int dir)
1099 {
1100         dma_addr_t i, start;
1101         unsigned int pages;
1102
1103         if ((dma_addr == bad_dma_address) ||
1104             (dma_addr + size > dma_dom->aperture_size))
1105                 return;
1106
1107         pages = iommu_num_pages(dma_addr, size, PAGE_SIZE);
1108         dma_addr &= PAGE_MASK;
1109         start = dma_addr;
1110
1111         for (i = 0; i < pages; ++i) {
1112                 dma_ops_domain_unmap(iommu, dma_dom, start);
1113                 start += PAGE_SIZE;
1114         }
1115
1116         dma_ops_free_addresses(dma_dom, dma_addr, pages);
1117
1118         if (amd_iommu_unmap_flush || dma_dom->need_flush) {
1119                 iommu_flush_pages(iommu, dma_dom->domain.id, dma_addr, size);
1120                 dma_dom->need_flush = false;
1121         }
1122 }
1123
1124 /*
1125  * The exported map_single function for dma_ops.
1126  */
1127 static dma_addr_t map_single(struct device *dev, phys_addr_t paddr,
1128                              size_t size, int dir)
1129 {
1130         unsigned long flags;
1131         struct amd_iommu *iommu;
1132         struct protection_domain *domain;
1133         u16 devid;
1134         dma_addr_t addr;
1135         u64 dma_mask;
1136
1137         if (!check_device(dev))
1138                 return bad_dma_address;
1139
1140         dma_mask = *dev->dma_mask;
1141
1142         get_device_resources(dev, &iommu, &domain, &devid);
1143
1144         if (iommu == NULL || domain == NULL)
1145                 /* device not handled by any AMD IOMMU */
1146                 return (dma_addr_t)paddr;
1147
1148         if (!dma_ops_domain(domain))
1149                 return bad_dma_address;
1150
1151         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
1152         addr = __map_single(dev, iommu, domain->priv, paddr, size, dir, false,
1153                             dma_mask);
1154         if (addr == bad_dma_address)
1155                 goto out;
1156
1157         iommu_completion_wait(iommu);
1158
1159 out:
1160         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
1161
1162         return addr;
1163 }
1164
1165 /*
1166  * The exported unmap_single function for dma_ops.
1167  */
1168 static void unmap_single(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr,
1169                          size_t size, int dir)
1170 {
1171         unsigned long flags;
1172         struct amd_iommu *iommu;
1173         struct protection_domain *domain;
1174         u16 devid;
1175
1176         if (!check_device(dev) ||
1177             !get_device_resources(dev, &iommu, &domain, &devid))
1178                 /* device not handled by any AMD IOMMU */
1179                 return;
1180
1181         if (!dma_ops_domain(domain))
1182                 return;
1183
1184         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
1185
1186         __unmap_single(iommu, domain->priv, dma_addr, size, dir);
1187
1188         iommu_completion_wait(iommu);
1189
1190         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
1191 }
1192
1193 /*
1194  * This is a special map_sg function which is used if we should map a
1195  * device which is not handled by an AMD IOMMU in the system.
1196  */
1197 static int map_sg_no_iommu(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
1198                            int nelems, int dir)
1199 {
1200         struct scatterlist *s;
1201         int i;
1202
1203         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
1204                 s->dma_address = (dma_addr_t)sg_phys(s);
1205                 s->dma_length  = s->length;
1206         }
1207
1208         return nelems;
1209 }
1210
1211 /*
1212  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
1213  * lists).
1214  */
1215 static int map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
1216                   int nelems, int dir)
1217 {
1218         unsigned long flags;
1219         struct amd_iommu *iommu;
1220         struct protection_domain *domain;
1221         u16 devid;
1222         int i;
1223         struct scatterlist *s;
1224         phys_addr_t paddr;
1225         int mapped_elems = 0;
1226         u64 dma_mask;
1227
1228         if (!check_device(dev))
1229                 return 0;
1230
1231         dma_mask = *dev->dma_mask;
1232
1233         get_device_resources(dev, &iommu, &domain, &devid);
1234
1235         if (!iommu || !domain)
1236                 return map_sg_no_iommu(dev, sglist, nelems, dir);
1237
1238         if (!dma_ops_domain(domain))
1239                 return 0;
1240
1241         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
1242
1243         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
1244                 paddr = sg_phys(s);
1245
1246                 s->dma_address = __map_single(dev, iommu, domain->priv,
1247                                               paddr, s->length, dir, false,
1248                                               dma_mask);
1249
1250                 if (s->dma_address) {
1251                         s->dma_length = s->length;
1252                         mapped_elems++;
1253                 } else
1254                         goto unmap;
1255         }
1256
1257         iommu_completion_wait(iommu);
1258
1259 out:
1260         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
1261
1262         return mapped_elems;
1263 unmap:
1264         for_each_sg(sglist, s, mapped_elems, i) {
1265                 if (s->dma_address)
1266                         __unmap_single(iommu, domain->priv, s->dma_address,
1267                                        s->dma_length, dir);
1268                 s->dma_address = s->dma_length = 0;
1269         }
1270
1271         mapped_elems = 0;
1272
1273         goto out;
1274 }
1275
1276 /*
1277  * The exported map_sg function for dma_ops (handles scatter-gather
1278  * lists).
1279  */
1280 static void unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
1281                      int nelems, int dir)
1282 {
1283         unsigned long flags;
1284         struct amd_iommu *iommu;
1285         struct protection_domain *domain;
1286         struct scatterlist *s;
1287         u16 devid;
1288         int i;
1289
1290         if (!check_device(dev) ||
1291             !get_device_resources(dev, &iommu, &domain, &devid))
1292                 return;
1293
1294         if (!dma_ops_domain(domain))
1295                 return;
1296
1297         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
1298
1299         for_each_sg(sglist, s, nelems, i) {
1300                 __unmap_single(iommu, domain->priv, s->dma_address,
1301                                s->dma_length, dir);
1302                 s->dma_address = s->dma_length = 0;
1303         }
1304
1305         iommu_completion_wait(iommu);
1306
1307         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
1308 }
1309
1310 /*
1311  * The exported alloc_coherent function for dma_ops.
1312  */
1313 static void *alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
1314                             dma_addr_t *dma_addr, gfp_t flag)
1315 {
1316         unsigned long flags;
1317         void *virt_addr;
1318         struct amd_iommu *iommu;
1319         struct protection_domain *domain;
1320         u16 devid;
1321         phys_addr_t paddr;
1322         u64 dma_mask = dev->coherent_dma_mask;
1323
1324         if (!check_device(dev))
1325                 return NULL;
1326
1327         if (!get_device_resources(dev, &iommu, &domain, &devid))
1328                 flag &= ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM | __GFP_DMA32);
1329
1330         flag |= __GFP_ZERO;
1331         virt_addr = (void *)__get_free_pages(flag, get_order(size));
1332         if (!virt_addr)
1333                 return 0;
1334
1335         paddr = virt_to_phys(virt_addr);
1336
1337         if (!iommu || !domain) {
1338                 *dma_addr = (dma_addr_t)paddr;
1339                 return virt_addr;
1340         }
1341
1342         if (!dma_ops_domain(domain))
1343                 goto out_free;
1344
1345         if (!dma_mask)
1346                 dma_mask = *dev->dma_mask;
1347
1348         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
1349
1350         *dma_addr = __map_single(dev, iommu, domain->priv, paddr,
1351                                  size, DMA_BIDIRECTIONAL, true, dma_mask);
1352
1353         if (*dma_addr == bad_dma_address)
1354                 goto out_free;
1355
1356         iommu_completion_wait(iommu);
1357
1358         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
1359
1360         return virt_addr;
1361
1362 out_free:
1363
1364         free_pages((unsigned long)virt_addr, get_order(size));
1365
1366         return NULL;
1367 }
1368
1369 /*
1370  * The exported free_coherent function for dma_ops.
1371  */
1372 static void free_coherent(struct device *dev, size_t size,
1373                           void *virt_addr, dma_addr_t dma_addr)
1374 {
1375         unsigned long flags;
1376         struct amd_iommu *iommu;
1377         struct protection_domain *domain;
1378         u16 devid;
1379
1380         if (!check_device(dev))
1381                 return;
1382
1383         get_device_resources(dev, &iommu, &domain, &devid);
1384
1385         if (!iommu || !domain)
1386                 goto free_mem;
1387
1388         if (!dma_ops_domain(domain))
1389                 goto free_mem;
1390
1391         spin_lock_irqsave(&domain->lock, flags);
1392
1393         __unmap_single(iommu, domain->priv, dma_addr, size, DMA_BIDIRECTIONAL);
1394
1395         iommu_completion_wait(iommu);
1396
1397         spin_unlock_irqrestore(&domain->lock, flags);
1398
1399 free_mem:
1400         free_pages((unsigned long)virt_addr, get_order(size));
1401 }
1402
1403 /*
1404  * This function is called by the DMA layer to find out if we can handle a
1405  * particular device. It is part of the dma_ops.
1406  */
1407 static int amd_iommu_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
1408 {
1409         u16 bdf;
1410         struct pci_dev *pcidev;
1411
1412         /* No device or no PCI device */
1413         if (!dev || dev->bus != &pci_bus_type)
1414                 return 0;
1415
1416         pcidev = to_pci_dev(dev);
1417
1418         bdf = calc_devid(pcidev->bus->number, pcidev->devfn);
1419
1420         /* Out of our scope? */
1421         if (bdf > amd_iommu_last_bdf)
1422                 return 0;
1423
1424         return 1;
1425 }
1426
1427 /*
1428  * The function for pre-allocating protection domains.
1429  *
1430  * If the driver core informs the DMA layer if a driver grabs a device
1431  * we don't need to preallocate the protection domains anymore.
1432  * For now we have to.
1433  */
1434 void prealloc_protection_domains(void)
1435 {
1436         struct pci_dev *dev = NULL;
1437         struct dma_ops_domain *dma_dom;
1438         struct amd_iommu *iommu;
1439         int order = amd_iommu_aperture_order;
1440         u16 devid;
1441
1442         while ((dev = pci_get_device(PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, dev)) != NULL) {
1443                 devid = (dev->bus->number << 8) | dev->devfn;
1444                 if (devid > amd_iommu_last_bdf)
1445                         continue;
1446                 devid = amd_iommu_alias_table[devid];
1447                 if (domain_for_device(devid))
1448                         continue;
1449                 iommu = amd_iommu_rlookup_table[devid];
1450                 if (!iommu)
1451                         continue;
1452                 dma_dom = dma_ops_domain_alloc(iommu, order);
1453                 if (!dma_dom)
1454                         continue;
1455                 init_unity_mappings_for_device(dma_dom, devid);
1456                 dma_dom->target_dev = devid;
1457
1458                 list_add_tail(&dma_dom->list, &iommu_pd_list);
1459         }
1460 }
1461
1462 static struct dma_mapping_ops amd_iommu_dma_ops = {
1463         .alloc_coherent = alloc_coherent,
1464         .free_coherent = free_coherent,
1465         .map_single = map_single,
1466         .unmap_single = unmap_single,
1467         .map_sg = map_sg,
1468         .unmap_sg = unmap_sg,
1469         .dma_supported = amd_iommu_dma_supported,
1470 };
1471
1472 /*
1473  * The function which clues the AMD IOMMU driver into dma_ops.
1474  */
1475 int __init amd_iommu_init_dma_ops(void)
1476 {
1477         struct amd_iommu *iommu;
1478         int order = amd_iommu_aperture_order;
1479         int ret;
1480
1481         /*
1482          * first allocate a default protection domain for every IOMMU we
1483          * found in the system. Devices not assigned to any other
1484          * protection domain will be assigned to the default one.
1485          */
1486         list_for_each_entry(iommu, &amd_iommu_list, list) {
1487                 iommu->default_dom = dma_ops_domain_alloc(iommu, order);
1488                 if (iommu->default_dom == NULL)
1489                         return -ENOMEM;
1490                 ret = iommu_init_unity_mappings(iommu);
1491                 if (ret)
1492                         goto free_domains;
1493         }
1494
1495         /*
1496          * If device isolation is enabled, pre-allocate the protection
1497          * domains for each device.
1498          */
1499         if (amd_iommu_isolate)
1500                 prealloc_protection_domains();
1501
1502         iommu_detected = 1;
1503         force_iommu = 1;
1504         bad_dma_address = 0;
1505 #ifdef CONFIG_GART_IOMMU
1506         gart_iommu_aperture_disabled = 1;
1507         gart_iommu_aperture = 0;
1508 #endif
1509
1510         /* Make the driver finally visible to the drivers */
1511         dma_ops = &amd_iommu_dma_ops;
1512
1513         return 0;
1514
1515 free_domains:
1516
1517         list_for_each_entry(iommu, &amd_iommu_list, list) {
1518                 if (iommu->default_dom)
1519                         dma_ops_domain_free(iommu->default_dom);
1520         }
1521
1522         return ret;
1523 }