Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/shaggy...
[linux-2.6] / arch / powerpc / platforms / pseries / iommu.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2001 Mike Corrigan & Dave Engebretsen, IBM Corporation
3  *
4  * Rewrite, cleanup:
5  *
6  * Copyright (C) 2004 Olof Johansson <olof@lixom.net>, IBM Corporation
7  * Copyright (C) 2006 Olof Johansson <olof@lixom.net>
8  *
9  * Dynamic DMA mapping support, pSeries-specific parts, both SMP and LPAR.
10  *
11  *
12  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
13  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
14  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
15  * (at your option) any later version.
16  *
17  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
20  * GNU General Public License for more details.
21  *
22  * You should have received a copy of the GNU General Public License
23  * along with this program; if not, write to the Free Software
24  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
25  */
26
27 #include <linux/init.h>
28 #include <linux/types.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/mm.h>
31 #include <linux/spinlock.h>
32 #include <linux/string.h>
33 #include <linux/pci.h>
34 #include <linux/dma-mapping.h>
35 #include <asm/io.h>
36 #include <asm/prom.h>
37 #include <asm/rtas.h>
38 #include <asm/iommu.h>
39 #include <asm/pci-bridge.h>
40 #include <asm/machdep.h>
41 #include <asm/abs_addr.h>
42 #include <asm/pSeries_reconfig.h>
43 #include <asm/firmware.h>
44 #include <asm/tce.h>
45 #include <asm/ppc-pci.h>
46 #include <asm/udbg.h>
47
48 #include "plpar_wrappers.h"
49
50 #define DBG(fmt...)
51
52 static void tce_build_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index,
53                               long npages, unsigned long uaddr,
54                               enum dma_data_direction direction)
55 {
56         u64 proto_tce;
57         u64 *tcep;
58         u64 rpn;
59
60         proto_tce = TCE_PCI_READ; // Read allowed
61
62         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
63                 proto_tce |= TCE_PCI_WRITE;
64
65         tcep = ((u64 *)tbl->it_base) + index;
66
67         while (npages--) {
68                 /* can't move this out since we might cross LMB boundary */
69                 rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
70                 *tcep = proto_tce | (rpn & TCE_RPN_MASK) << TCE_RPN_SHIFT;
71
72                 uaddr += TCE_PAGE_SIZE;
73                 tcep++;
74         }
75 }
76
77
78 static void tce_free_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index, long npages)
79 {
80         u64 *tcep;
81
82         tcep = ((u64 *)tbl->it_base) + index;
83
84         while (npages--)
85                 *(tcep++) = 0;
86 }
87
88 static unsigned long tce_get_pseries(struct iommu_table *tbl, long index)
89 {
90         u64 *tcep;
91
92         tcep = ((u64 *)tbl->it_base) + index;
93
94         return *tcep;
95 }
96
97 static void tce_build_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
98                                 long npages, unsigned long uaddr,
99                                 enum dma_data_direction direction)
100 {
101         u64 rc;
102         u64 proto_tce, tce;
103         u64 rpn;
104
105         rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
106         proto_tce = TCE_PCI_READ;
107         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
108                 proto_tce |= TCE_PCI_WRITE;
109
110         while (npages--) {
111                 tce = proto_tce | (rpn & TCE_RPN_MASK) << TCE_RPN_SHIFT;
112                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, tce);
113
114                 if (rc && printk_ratelimit()) {
115                         printk("tce_build_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
116                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
117                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
118                         printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce );
119                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
120                 }
121
122                 tcenum++;
123                 rpn++;
124         }
125 }
126
127 static DEFINE_PER_CPU(u64 *, tce_page) = NULL;
128
129 static void tce_buildmulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
130                                      long npages, unsigned long uaddr,
131                                      enum dma_data_direction direction)
132 {
133         u64 rc;
134         u64 proto_tce;
135         u64 *tcep;
136         u64 rpn;
137         long l, limit;
138
139         if (npages == 1)
140                 return tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages, uaddr,
141                                            direction);
142
143         tcep = __get_cpu_var(tce_page);
144
145         /* This is safe to do since interrupts are off when we're called
146          * from iommu_alloc{,_sg}()
147          */
148         if (!tcep) {
149                 tcep = (u64 *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
150                 /* If allocation fails, fall back to the loop implementation */
151                 if (!tcep)
152                         return tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages,
153                                                    uaddr, direction);
154                 __get_cpu_var(tce_page) = tcep;
155         }
156
157         rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
158         proto_tce = TCE_PCI_READ;
159         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
160                 proto_tce |= TCE_PCI_WRITE;
161
162         /* We can map max one pageful of TCEs at a time */
163         do {
164                 /*
165                  * Set up the page with TCE data, looping through and setting
166                  * the values.
167                  */
168                 limit = min_t(long, npages, 4096/TCE_ENTRY_SIZE);
169
170                 for (l = 0; l < limit; l++) {
171                         tcep[l] = proto_tce | (rpn & TCE_RPN_MASK) << TCE_RPN_SHIFT;
172                         rpn++;
173                 }
174
175                 rc = plpar_tce_put_indirect((u64)tbl->it_index,
176                                             (u64)tcenum << 12,
177                                             (u64)virt_to_abs(tcep),
178                                             limit);
179
180                 npages -= limit;
181                 tcenum += limit;
182         } while (npages > 0 && !rc);
183
184         if (rc && printk_ratelimit()) {
185                 printk("tce_buildmulti_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
186                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
187                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
188                 printk("\ttce[0] val = 0x%lx\n", tcep[0]);
189                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
190         }
191 }
192
193 static void tce_free_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
194 {
195         u64 rc;
196
197         while (npages--) {
198                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, 0);
199
200                 if (rc && printk_ratelimit()) {
201                         printk("tce_free_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
202                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
203                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
204                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
205                 }
206
207                 tcenum++;
208         }
209 }
210
211
212 static void tce_freemulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
213 {
214         u64 rc;
215
216         rc = plpar_tce_stuff((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, 0, npages);
217
218         if (rc && printk_ratelimit()) {
219                 printk("tce_freemulti_pSeriesLP: plpar_tce_stuff failed\n");
220                 printk("\trc      = %ld\n", rc);
221                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
222                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
223                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
224         }
225 }
226
227 static unsigned long tce_get_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum)
228 {
229         u64 rc;
230         unsigned long tce_ret;
231
232         rc = plpar_tce_get((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, &tce_ret);
233
234         if (rc && printk_ratelimit()) {
235                 printk("tce_get_pSeriesLP: plpar_tce_get failed. rc=%ld\n",
236                         rc);
237                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
238                 printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
239                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
240         }
241
242         return tce_ret;
243 }
244
245 static void iommu_table_setparms(struct pci_controller *phb,
246                                  struct device_node *dn,
247                                  struct iommu_table *tbl)
248 {
249         struct device_node *node;
250         const unsigned long *basep;
251         const u32 *sizep;
252
253         node = (struct device_node *)phb->arch_data;
254
255         basep = get_property(node, "linux,tce-base", NULL);
256         sizep = get_property(node, "linux,tce-size", NULL);
257         if (basep == NULL || sizep == NULL) {
258                 printk(KERN_ERR "PCI_DMA: iommu_table_setparms: %s has "
259                                 "missing tce entries !\n", dn->full_name);
260                 return;
261         }
262
263         tbl->it_base = (unsigned long)__va(*basep);
264
265 #ifndef CONFIG_CRASH_DUMP
266         memset((void *)tbl->it_base, 0, *sizep);
267 #endif
268
269         tbl->it_busno = phb->bus->number;
270
271         /* Units of tce entries */
272         tbl->it_offset = phb->dma_window_base_cur >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
273
274         /* Test if we are going over 2GB of DMA space */
275         if (phb->dma_window_base_cur + phb->dma_window_size > 0x80000000ul) {
276                 udbg_printf("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n");
277                 panic("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n");
278         }
279
280         phb->dma_window_base_cur += phb->dma_window_size;
281
282         /* Set the tce table size - measured in entries */
283         tbl->it_size = phb->dma_window_size >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
284
285         tbl->it_index = 0;
286         tbl->it_blocksize = 16;
287         tbl->it_type = TCE_PCI;
288 }
289
290 /*
291  * iommu_table_setparms_lpar
292  *
293  * Function: On pSeries LPAR systems, return TCE table info, given a pci bus.
294  */
295 static void iommu_table_setparms_lpar(struct pci_controller *phb,
296                                       struct device_node *dn,
297                                       struct iommu_table *tbl,
298                                       const void *dma_window)
299 {
300         unsigned long offset, size;
301
302         tbl->it_busno  = PCI_DN(dn)->bussubno;
303         of_parse_dma_window(dn, dma_window, &tbl->it_index, &offset, &size);
304
305         tbl->it_base   = 0;
306         tbl->it_blocksize  = 16;
307         tbl->it_type = TCE_PCI;
308         tbl->it_offset = offset >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
309         tbl->it_size = size >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
310 }
311
312 static void iommu_bus_setup_pSeries(struct pci_bus *bus)
313 {
314         struct device_node *dn;
315         struct iommu_table *tbl;
316         struct device_node *isa_dn, *isa_dn_orig;
317         struct device_node *tmp;
318         struct pci_dn *pci;
319         int children;
320
321         DBG("iommu_bus_setup_pSeries, bus %p, bus->self %p\n", bus, bus->self);
322
323         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
324         pci = PCI_DN(dn);
325
326         if (bus->self) {
327                 /* This is not a root bus, any setup will be done for the
328                  * device-side of the bridge in iommu_dev_setup_pSeries().
329                  */
330                 return;
331         }
332
333         /* Check if the ISA bus on the system is under
334          * this PHB.
335          */
336         isa_dn = isa_dn_orig = of_find_node_by_type(NULL, "isa");
337
338         while (isa_dn && isa_dn != dn)
339                 isa_dn = isa_dn->parent;
340
341         if (isa_dn_orig)
342                 of_node_put(isa_dn_orig);
343
344         /* Count number of direct PCI children of the PHB. */
345         for (children = 0, tmp = dn->child; tmp; tmp = tmp->sibling)
346                 children++;
347
348         DBG("Children: %d\n", children);
349
350         /* Calculate amount of DMA window per slot. Each window must be
351          * a power of two (due to pci_alloc_consistent requirements).
352          *
353          * Keep 256MB aside for PHBs with ISA.
354          */
355
356         if (!isa_dn) {
357                 /* No ISA/IDE - just set window size and return */
358                 pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul; /* To be divided */
359
360                 while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x80000000ul)
361                         pci->phb->dma_window_size >>= 1;
362                 DBG("No ISA/IDE, window size is 0x%lx\n",
363                         pci->phb->dma_window_size);
364                 pci->phb->dma_window_base_cur = 0;
365
366                 return;
367         }
368
369         /* If we have ISA, then we probably have an IDE
370          * controller too. Allocate a 128MB table but
371          * skip the first 128MB to avoid stepping on ISA
372          * space.
373          */
374         pci->phb->dma_window_size = 0x8000000ul;
375         pci->phb->dma_window_base_cur = 0x8000000ul;
376
377         tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
378                            pci->phb->node);
379
380         iommu_table_setparms(pci->phb, dn, tbl);
381         pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, pci->phb->node);
382
383         /* Divide the rest (1.75GB) among the children */
384         pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul;
385         while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x70000000ul)
386                 pci->phb->dma_window_size >>= 1;
387
388         DBG("ISA/IDE, window size is 0x%lx\n", pci->phb->dma_window_size);
389
390 }
391
392
393 static void iommu_bus_setup_pSeriesLP(struct pci_bus *bus)
394 {
395         struct iommu_table *tbl;
396         struct device_node *dn, *pdn;
397         struct pci_dn *ppci;
398         const void *dma_window = NULL;
399
400         DBG("iommu_bus_setup_pSeriesLP, bus %p, bus->self %p\n", bus, bus->self);
401
402         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
403
404         /* Find nearest ibm,dma-window, walking up the device tree */
405         for (pdn = dn; pdn != NULL; pdn = pdn->parent) {
406                 dma_window = get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
407                 if (dma_window != NULL)
408                         break;
409         }
410
411         if (dma_window == NULL) {
412                 DBG("iommu_bus_setup_pSeriesLP: bus %s seems to have no ibm,dma-window property\n", dn->full_name);
413                 return;
414         }
415
416         ppci = PCI_DN(pdn);
417         if (!ppci->iommu_table) {
418                 /* Bussubno hasn't been copied yet.
419                  * Do it now because iommu_table_setparms_lpar needs it.
420                  */
421
422                 ppci->bussubno = bus->number;
423
424                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
425                                    ppci->phb->node);
426
427                 iommu_table_setparms_lpar(ppci->phb, pdn, tbl, dma_window);
428
429                 ppci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, ppci->phb->node);
430         }
431
432         if (pdn != dn)
433                 PCI_DN(dn)->iommu_table = ppci->iommu_table;
434 }
435
436
437 static void iommu_dev_setup_pSeries(struct pci_dev *dev)
438 {
439         struct device_node *dn, *mydn;
440         struct iommu_table *tbl;
441
442         DBG("iommu_dev_setup_pSeries, dev %p (%s)\n", dev, pci_name(dev));
443
444         mydn = dn = pci_device_to_OF_node(dev);
445
446         /* If we're the direct child of a root bus, then we need to allocate
447          * an iommu table ourselves. The bus setup code should have setup
448          * the window sizes already.
449          */
450         if (!dev->bus->self) {
451                 DBG(" --> first child, no bridge. Allocating iommu table.\n");
452                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
453                                    PCI_DN(dn)->phb->node);
454                 iommu_table_setparms(PCI_DN(dn)->phb, dn, tbl);
455                 PCI_DN(dn)->iommu_table = iommu_init_table(tbl,
456                                                 PCI_DN(dn)->phb->node);
457
458                 return;
459         }
460
461         /* If this device is further down the bus tree, search upwards until
462          * an already allocated iommu table is found and use that.
463          */
464
465         while (dn && PCI_DN(dn) && PCI_DN(dn)->iommu_table == NULL)
466                 dn = dn->parent;
467
468         if (dn && PCI_DN(dn)) {
469                 PCI_DN(mydn)->iommu_table = PCI_DN(dn)->iommu_table;
470         } else {
471                 DBG("iommu_dev_setup_pSeries, dev %p (%s) has no iommu table\n", dev, pci_name(dev));
472         }
473 }
474
475 static int iommu_reconfig_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long action, void *node)
476 {
477         int err = NOTIFY_OK;
478         struct device_node *np = node;
479         struct pci_dn *pci = PCI_DN(np);
480
481         switch (action) {
482         case PSERIES_RECONFIG_REMOVE:
483                 if (pci && pci->iommu_table &&
484                     get_property(np, "ibm,dma-window", NULL))
485                         iommu_free_table(np);
486                 break;
487         default:
488                 err = NOTIFY_DONE;
489                 break;
490         }
491         return err;
492 }
493
494 static struct notifier_block iommu_reconfig_nb = {
495         .notifier_call = iommu_reconfig_notifier,
496 };
497
498 static void iommu_dev_setup_pSeriesLP(struct pci_dev *dev)
499 {
500         struct device_node *pdn, *dn;
501         struct iommu_table *tbl;
502         const void *dma_window = NULL;
503         struct pci_dn *pci;
504
505         /* dev setup for LPAR is a little tricky, since the device tree might
506          * contain the dma-window properties per-device and not neccesarily
507          * for the bus. So we need to search upwards in the tree until we
508          * either hit a dma-window property, OR find a parent with a table
509          * already allocated.
510          */
511         dn = pci_device_to_OF_node(dev);
512
513         DBG("iommu_dev_setup_pSeriesLP, dev %p (%s) %s\n",
514              dev, pci_name(dev), dn->full_name);
515
516         for (pdn = dn; pdn && PCI_DN(pdn) && !PCI_DN(pdn)->iommu_table;
517              pdn = pdn->parent) {
518                 dma_window = get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
519                 if (dma_window)
520                         break;
521         }
522
523         /* Check for parent == NULL so we don't try to setup the empty EADS
524          * slots on POWER4 machines.
525          */
526         if (dma_window == NULL || pdn->parent == NULL) {
527                 DBG("No dma window for device, linking to parent\n");
528                 PCI_DN(dn)->iommu_table = PCI_DN(pdn)->iommu_table;
529                 return;
530         } else {
531                 DBG("Found DMA window, allocating table\n");
532         }
533
534         pci = PCI_DN(pdn);
535         if (!pci->iommu_table) {
536                 /* iommu_table_setparms_lpar needs bussubno. */
537                 pci->bussubno = pci->phb->bus->number;
538
539                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
540                                    pci->phb->node);
541
542                 iommu_table_setparms_lpar(pci->phb, pdn, tbl, dma_window);
543
544                 pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, pci->phb->node);
545         }
546
547         if (pdn != dn)
548                 PCI_DN(dn)->iommu_table = pci->iommu_table;
549 }
550
551 static void iommu_bus_setup_null(struct pci_bus *b) { }
552 static void iommu_dev_setup_null(struct pci_dev *d) { }
553
554 /* These are called very early. */
555 void iommu_init_early_pSeries(void)
556 {
557         if (of_chosen && get_property(of_chosen, "linux,iommu-off", NULL)) {
558                 /* Direct I/O, IOMMU off */
559                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_null;
560                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_null;
561                 pci_direct_iommu_init();
562
563                 return;
564         }
565
566         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
567                 if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_MULTITCE)) {
568                         ppc_md.tce_build = tce_buildmulti_pSeriesLP;
569                         ppc_md.tce_free  = tce_freemulti_pSeriesLP;
570                 } else {
571                         ppc_md.tce_build = tce_build_pSeriesLP;
572                         ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeriesLP;
573                 }
574                 ppc_md.tce_get   = tce_get_pSeriesLP;
575                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_pSeriesLP;
576                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_pSeriesLP;
577         } else {
578                 ppc_md.tce_build = tce_build_pSeries;
579                 ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeries;
580                 ppc_md.tce_get   = tce_get_pseries;
581                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_pSeries;
582                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_pSeries;
583         }
584
585
586         pSeries_reconfig_notifier_register(&iommu_reconfig_nb);
587
588         pci_iommu_init();
589 }
590