Merge branch 'cpus4096-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[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
51 static void tce_build_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index,
52                               long npages, unsigned long uaddr,
53                               enum dma_data_direction direction,
54                               struct dma_attrs *attrs)
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                                 struct dma_attrs *attrs)
101 {
102         u64 rc;
103         u64 proto_tce, tce;
104         u64 rpn;
105
106         rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
107         proto_tce = TCE_PCI_READ;
108         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
109                 proto_tce |= TCE_PCI_WRITE;
110
111         while (npages--) {
112                 tce = proto_tce | (rpn & TCE_RPN_MASK) << TCE_RPN_SHIFT;
113                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, tce);
114
115                 if (rc && printk_ratelimit()) {
116                         printk("tce_build_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
117                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
118                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
119                         printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce );
120                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
121                 }
122
123                 tcenum++;
124                 rpn++;
125         }
126 }
127
128 static DEFINE_PER_CPU(u64 *, tce_page) = NULL;
129
130 static void tce_buildmulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
131                                      long npages, unsigned long uaddr,
132                                      enum dma_data_direction direction,
133                                      struct dma_attrs *attrs)
134 {
135         u64 rc;
136         u64 proto_tce;
137         u64 *tcep;
138         u64 rpn;
139         long l, limit;
140
141         if (npages == 1) {
142                 tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages, uaddr,
143                                     direction, attrs);
144                 return;
145         }
146
147         tcep = __get_cpu_var(tce_page);
148
149         /* This is safe to do since interrupts are off when we're called
150          * from iommu_alloc{,_sg}()
151          */
152         if (!tcep) {
153                 tcep = (u64 *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
154                 /* If allocation fails, fall back to the loop implementation */
155                 if (!tcep) {
156                         tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages, uaddr,
157                                             direction, attrs);
158                         return;
159                 }
160                 __get_cpu_var(tce_page) = tcep;
161         }
162
163         rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
164         proto_tce = TCE_PCI_READ;
165         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
166                 proto_tce |= TCE_PCI_WRITE;
167
168         /* We can map max one pageful of TCEs at a time */
169         do {
170                 /*
171                  * Set up the page with TCE data, looping through and setting
172                  * the values.
173                  */
174                 limit = min_t(long, npages, 4096/TCE_ENTRY_SIZE);
175
176                 for (l = 0; l < limit; l++) {
177                         tcep[l] = proto_tce | (rpn & TCE_RPN_MASK) << TCE_RPN_SHIFT;
178                         rpn++;
179                 }
180
181                 rc = plpar_tce_put_indirect((u64)tbl->it_index,
182                                             (u64)tcenum << 12,
183                                             (u64)virt_to_abs(tcep),
184                                             limit);
185
186                 npages -= limit;
187                 tcenum += limit;
188         } while (npages > 0 && !rc);
189
190         if (rc && printk_ratelimit()) {
191                 printk("tce_buildmulti_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
192                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
193                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
194                 printk("\ttce[0] val = 0x%lx\n", tcep[0]);
195                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
196         }
197 }
198
199 static void tce_free_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
200 {
201         u64 rc;
202
203         while (npages--) {
204                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, 0);
205
206                 if (rc && printk_ratelimit()) {
207                         printk("tce_free_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
208                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
209                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
210                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
211                 }
212
213                 tcenum++;
214         }
215 }
216
217
218 static void tce_freemulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
219 {
220         u64 rc;
221
222         rc = plpar_tce_stuff((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, 0, npages);
223
224         if (rc && printk_ratelimit()) {
225                 printk("tce_freemulti_pSeriesLP: plpar_tce_stuff failed\n");
226                 printk("\trc      = %ld\n", rc);
227                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
228                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
229                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
230         }
231 }
232
233 static unsigned long tce_get_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum)
234 {
235         u64 rc;
236         unsigned long tce_ret;
237
238         rc = plpar_tce_get((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, &tce_ret);
239
240         if (rc && printk_ratelimit()) {
241                 printk("tce_get_pSeriesLP: plpar_tce_get failed. rc=%ld\n",
242                         rc);
243                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
244                 printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
245                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
246         }
247
248         return tce_ret;
249 }
250
251 #ifdef CONFIG_PCI
252 static void iommu_table_setparms(struct pci_controller *phb,
253                                  struct device_node *dn,
254                                  struct iommu_table *tbl)
255 {
256         struct device_node *node;
257         const unsigned long *basep;
258         const u32 *sizep;
259
260         node = phb->dn;
261
262         basep = of_get_property(node, "linux,tce-base", NULL);
263         sizep = of_get_property(node, "linux,tce-size", NULL);
264         if (basep == NULL || sizep == NULL) {
265                 printk(KERN_ERR "PCI_DMA: iommu_table_setparms: %s has "
266                                 "missing tce entries !\n", dn->full_name);
267                 return;
268         }
269
270         tbl->it_base = (unsigned long)__va(*basep);
271
272 #ifndef CONFIG_CRASH_DUMP
273         memset((void *)tbl->it_base, 0, *sizep);
274 #endif
275
276         tbl->it_busno = phb->bus->number;
277
278         /* Units of tce entries */
279         tbl->it_offset = phb->dma_window_base_cur >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
280
281         /* Test if we are going over 2GB of DMA space */
282         if (phb->dma_window_base_cur + phb->dma_window_size > 0x80000000ul) {
283                 udbg_printf("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n");
284                 panic("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n");
285         }
286
287         phb->dma_window_base_cur += phb->dma_window_size;
288
289         /* Set the tce table size - measured in entries */
290         tbl->it_size = phb->dma_window_size >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
291
292         tbl->it_index = 0;
293         tbl->it_blocksize = 16;
294         tbl->it_type = TCE_PCI;
295 }
296
297 /*
298  * iommu_table_setparms_lpar
299  *
300  * Function: On pSeries LPAR systems, return TCE table info, given a pci bus.
301  */
302 static void iommu_table_setparms_lpar(struct pci_controller *phb,
303                                       struct device_node *dn,
304                                       struct iommu_table *tbl,
305                                       const void *dma_window,
306                                       int bussubno)
307 {
308         unsigned long offset, size;
309
310         tbl->it_busno  = bussubno;
311         of_parse_dma_window(dn, dma_window, &tbl->it_index, &offset, &size);
312
313         tbl->it_base   = 0;
314         tbl->it_blocksize  = 16;
315         tbl->it_type = TCE_PCI;
316         tbl->it_offset = offset >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
317         tbl->it_size = size >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
318 }
319
320 static void pci_dma_bus_setup_pSeries(struct pci_bus *bus)
321 {
322         struct device_node *dn;
323         struct iommu_table *tbl;
324         struct device_node *isa_dn, *isa_dn_orig;
325         struct device_node *tmp;
326         struct pci_dn *pci;
327         int children;
328
329         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
330
331         pr_debug("pci_dma_bus_setup_pSeries: setting up bus %s\n", dn->full_name);
332
333         if (bus->self) {
334                 /* This is not a root bus, any setup will be done for the
335                  * device-side of the bridge in iommu_dev_setup_pSeries().
336                  */
337                 return;
338         }
339         pci = PCI_DN(dn);
340
341         /* Check if the ISA bus on the system is under
342          * this PHB.
343          */
344         isa_dn = isa_dn_orig = of_find_node_by_type(NULL, "isa");
345
346         while (isa_dn && isa_dn != dn)
347                 isa_dn = isa_dn->parent;
348
349         if (isa_dn_orig)
350                 of_node_put(isa_dn_orig);
351
352         /* Count number of direct PCI children of the PHB. */
353         for (children = 0, tmp = dn->child; tmp; tmp = tmp->sibling)
354                 children++;
355
356         pr_debug("Children: %d\n", children);
357
358         /* Calculate amount of DMA window per slot. Each window must be
359          * a power of two (due to pci_alloc_consistent requirements).
360          *
361          * Keep 256MB aside for PHBs with ISA.
362          */
363
364         if (!isa_dn) {
365                 /* No ISA/IDE - just set window size and return */
366                 pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul; /* To be divided */
367
368                 while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x80000000ul)
369                         pci->phb->dma_window_size >>= 1;
370                 pr_debug("No ISA/IDE, window size is 0x%lx\n",
371                          pci->phb->dma_window_size);
372                 pci->phb->dma_window_base_cur = 0;
373
374                 return;
375         }
376
377         /* If we have ISA, then we probably have an IDE
378          * controller too. Allocate a 128MB table but
379          * skip the first 128MB to avoid stepping on ISA
380          * space.
381          */
382         pci->phb->dma_window_size = 0x8000000ul;
383         pci->phb->dma_window_base_cur = 0x8000000ul;
384
385         tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
386                            pci->phb->node);
387
388         iommu_table_setparms(pci->phb, dn, tbl);
389         pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, pci->phb->node);
390
391         /* Divide the rest (1.75GB) among the children */
392         pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul;
393         while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x70000000ul)
394                 pci->phb->dma_window_size >>= 1;
395
396         pr_debug("ISA/IDE, window size is 0x%lx\n", pci->phb->dma_window_size);
397 }
398
399
400 static void pci_dma_bus_setup_pSeriesLP(struct pci_bus *bus)
401 {
402         struct iommu_table *tbl;
403         struct device_node *dn, *pdn;
404         struct pci_dn *ppci;
405         const void *dma_window = NULL;
406
407         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
408
409         pr_debug("pci_dma_bus_setup_pSeriesLP: setting up bus %s\n",
410                  dn->full_name);
411
412         /* Find nearest ibm,dma-window, walking up the device tree */
413         for (pdn = dn; pdn != NULL; pdn = pdn->parent) {
414                 dma_window = of_get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
415                 if (dma_window != NULL)
416                         break;
417         }
418
419         if (dma_window == NULL) {
420                 pr_debug("  no ibm,dma-window property !\n");
421                 return;
422         }
423
424         ppci = PCI_DN(pdn);
425
426         pr_debug("  parent is %s, iommu_table: 0x%p\n",
427                  pdn->full_name, ppci->iommu_table);
428
429         if (!ppci->iommu_table) {
430                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
431                                    ppci->phb->node);
432                 iommu_table_setparms_lpar(ppci->phb, pdn, tbl, dma_window,
433                         bus->number);
434                 ppci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, ppci->phb->node);
435                 pr_debug("  created table: %p\n", ppci->iommu_table);
436         }
437
438         if (pdn != dn)
439                 PCI_DN(dn)->iommu_table = ppci->iommu_table;
440 }
441
442
443 static void pci_dma_dev_setup_pSeries(struct pci_dev *dev)
444 {
445         struct device_node *dn;
446         struct iommu_table *tbl;
447
448         pr_debug("pci_dma_dev_setup_pSeries: %s\n", pci_name(dev));
449
450         dn = dev->dev.archdata.of_node;
451
452         /* If we're the direct child of a root bus, then we need to allocate
453          * an iommu table ourselves. The bus setup code should have setup
454          * the window sizes already.
455          */
456         if (!dev->bus->self) {
457                 struct pci_controller *phb = PCI_DN(dn)->phb;
458
459                 pr_debug(" --> first child, no bridge. Allocating iommu table.\n");
460                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
461                                    phb->node);
462                 iommu_table_setparms(phb, dn, tbl);
463                 PCI_DN(dn)->iommu_table = iommu_init_table(tbl, phb->node);
464                 dev->dev.archdata.dma_data = PCI_DN(dn)->iommu_table;
465                 return;
466         }
467
468         /* If this device is further down the bus tree, search upwards until
469          * an already allocated iommu table is found and use that.
470          */
471
472         while (dn && PCI_DN(dn) && PCI_DN(dn)->iommu_table == NULL)
473                 dn = dn->parent;
474
475         if (dn && PCI_DN(dn))
476                 dev->dev.archdata.dma_data = PCI_DN(dn)->iommu_table;
477         else
478                 printk(KERN_WARNING "iommu: Device %s has no iommu table\n",
479                        pci_name(dev));
480 }
481
482 static void pci_dma_dev_setup_pSeriesLP(struct pci_dev *dev)
483 {
484         struct device_node *pdn, *dn;
485         struct iommu_table *tbl;
486         const void *dma_window = NULL;
487         struct pci_dn *pci;
488
489         pr_debug("pci_dma_dev_setup_pSeriesLP: %s\n", pci_name(dev));
490
491         /* dev setup for LPAR is a little tricky, since the device tree might
492          * contain the dma-window properties per-device and not neccesarily
493          * for the bus. So we need to search upwards in the tree until we
494          * either hit a dma-window property, OR find a parent with a table
495          * already allocated.
496          */
497         dn = pci_device_to_OF_node(dev);
498         pr_debug("  node is %s\n", dn->full_name);
499
500         for (pdn = dn; pdn && PCI_DN(pdn) && !PCI_DN(pdn)->iommu_table;
501              pdn = pdn->parent) {
502                 dma_window = of_get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
503                 if (dma_window)
504                         break;
505         }
506
507         if (!pdn || !PCI_DN(pdn)) {
508                 printk(KERN_WARNING "pci_dma_dev_setup_pSeriesLP: "
509                        "no DMA window found for pci dev=%s dn=%s\n",
510                                  pci_name(dev), dn? dn->full_name : "<null>");
511                 return;
512         }
513         pr_debug("  parent is %s\n", pdn->full_name);
514
515         /* Check for parent == NULL so we don't try to setup the empty EADS
516          * slots on POWER4 machines.
517          */
518         if (dma_window == NULL || pdn->parent == NULL) {
519                 pr_debug("  no dma window for device, linking to parent\n");
520                 dev->dev.archdata.dma_data = PCI_DN(pdn)->iommu_table;
521                 return;
522         }
523
524         pci = PCI_DN(pdn);
525         if (!pci->iommu_table) {
526                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
527                                    pci->phb->node);
528                 iommu_table_setparms_lpar(pci->phb, pdn, tbl, dma_window,
529                         pci->phb->bus->number);
530                 pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, pci->phb->node);
531                 pr_debug("  created table: %p\n", pci->iommu_table);
532         } else {
533                 pr_debug("  found DMA window, table: %p\n", pci->iommu_table);
534         }
535
536         dev->dev.archdata.dma_data = pci->iommu_table;
537 }
538 #else  /* CONFIG_PCI */
539 #define pci_dma_bus_setup_pSeries       NULL
540 #define pci_dma_dev_setup_pSeries       NULL
541 #define pci_dma_bus_setup_pSeriesLP     NULL
542 #define pci_dma_dev_setup_pSeriesLP     NULL
543 #endif /* !CONFIG_PCI */
544
545 static int iommu_reconfig_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long action, void *node)
546 {
547         int err = NOTIFY_OK;
548         struct device_node *np = node;
549         struct pci_dn *pci = PCI_DN(np);
550
551         switch (action) {
552         case PSERIES_RECONFIG_REMOVE:
553                 if (pci && pci->iommu_table &&
554                     of_get_property(np, "ibm,dma-window", NULL))
555                         iommu_free_table(pci->iommu_table, np->full_name);
556                 break;
557         default:
558                 err = NOTIFY_DONE;
559                 break;
560         }
561         return err;
562 }
563
564 static struct notifier_block iommu_reconfig_nb = {
565         .notifier_call = iommu_reconfig_notifier,
566 };
567
568 /* These are called very early. */
569 void iommu_init_early_pSeries(void)
570 {
571         if (of_chosen && of_get_property(of_chosen, "linux,iommu-off", NULL)) {
572                 /* Direct I/O, IOMMU off */
573                 ppc_md.pci_dma_dev_setup = NULL;
574                 ppc_md.pci_dma_bus_setup = NULL;
575                 set_pci_dma_ops(&dma_direct_ops);
576                 return;
577         }
578
579         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
580                 if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_MULTITCE)) {
581                         ppc_md.tce_build = tce_buildmulti_pSeriesLP;
582                         ppc_md.tce_free  = tce_freemulti_pSeriesLP;
583                 } else {
584                         ppc_md.tce_build = tce_build_pSeriesLP;
585                         ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeriesLP;
586                 }
587                 ppc_md.tce_get   = tce_get_pSeriesLP;
588                 ppc_md.pci_dma_bus_setup = pci_dma_bus_setup_pSeriesLP;
589                 ppc_md.pci_dma_dev_setup = pci_dma_dev_setup_pSeriesLP;
590         } else {
591                 ppc_md.tce_build = tce_build_pSeries;
592                 ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeries;
593                 ppc_md.tce_get   = tce_get_pseries;
594                 ppc_md.pci_dma_bus_setup = pci_dma_bus_setup_pSeries;
595                 ppc_md.pci_dma_dev_setup = pci_dma_dev_setup_pSeries;
596         }
597
598
599         pSeries_reconfig_notifier_register(&iommu_reconfig_nb);
600
601         set_pci_dma_ops(&dma_iommu_ops);
602 }
603