SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - lib/swiotlb.c

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