git.oblomov.eu Git - 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  */
  18
  19 #include <linux/cache.h>
  20 #include <linux/dma-mapping.h>
  21 #include <linux/mm.h>
  22 #include <linux/module.h>
  23 #include <linux/spinlock.h>
  24 #include <linux/swiotlb.h>
  25 #include <linux/string.h>
  26 #include <linux/swiotlb.h>
  27 #include <linux/types.h>
  28 #include <linux/ctype.h>
  29 #include <linux/highmem.h>
  30
  31 #include <asm/io.h>
  32 #include <asm/dma.h>
  33 #include <asm/scatterlist.h>
  34
  35 #include <linux/init.h>
  36 #include <linux/bootmem.h>
  37 #include <linux/iommu-helper.h>
  38
  39 #define OFFSET(val,align) ((unsigned long)      \
  40                            ( (val) & ( (align) - 1)))
  41
  42 #define SLABS_PER_PAGE (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT))
  43
  44 /*
  45  * Minimum IO TLB size to bother booting with.  Systems with mainly
  46  * 64bit capable cards will only lightly use the swiotlb.  If we can't
  47  * allocate a contiguous 1MB, we're probably in trouble anyway.
  48  */
  49 #define IO_TLB_MIN_SLABS ((1<<20) >> IO_TLB_SHIFT)
  50
  51 /*
  52  * Enumeration for sync targets
  53  */
  54 enum dma_sync_target {
  55         SYNC_FOR_CPU = 0,
  56         SYNC_FOR_DEVICE = 1,
  57 };
  58
  59 int swiotlb_force;
  60
  61 /*
  62  * Used to do a quick range check in swiotlb_unmap_single and
  63  * swiotlb_sync_single_*, to see if the memory was in fact allocated by this
  64  * API.
  65  */
  66 static char *io_tlb_start, *io_tlb_end;
  67
  68 /*
  69  * The number of IO TLB blocks (in groups of 64) betweeen io_tlb_start and
  70  * io_tlb_end.  This is command line adjustable via setup_io_tlb_npages.
  71  */
  72 static unsigned long io_tlb_nslabs;
  73
  74 /*
  75  * When the IOMMU overflows we return a fallback buffer. This sets the size.
  76  */
  77 static unsigned long io_tlb_overflow = 32*1024;
  78
  79 void *io_tlb_overflow_buffer;
  80
  81 /*
  82  * This is a free list describing the number of free entries available from
  83  * each index
  84  */
  85 static unsigned int *io_tlb_list;
  86 static unsigned int io_tlb_index;
  87
  88 /*
  89  * We need to save away the original address corresponding to a mapped entry
  90  * for the sync operations.
  91  */
  92 static struct swiotlb_phys_addr {
  93         struct page *page;
  94         unsigned int offset;
  95 } *io_tlb_orig_addr;
  96
  97 /*
  98  * Protect the above data structures in the map and unmap calls
  99  */
 100 static DEFINE_SPINLOCK(io_tlb_lock);
 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 void * __weak swiotlb_alloc_boot(size_t size, unsigned long nslabs)
 120 {
 121         return alloc_bootmem_low_pages(size);
 122 }
 123
 124 void * __weak swiotlb_alloc(unsigned order, unsigned long nslabs)
 125 {
 126         return (void *)__get_free_pages(GFP_DMA | __GFP_NOWARN, order);
 127 }
 128
 129 dma_addr_t __weak swiotlb_phys_to_bus(struct device *hwdev, phys_addr_t paddr)
 130 {
 131         return paddr;
 132 }
 133
 134 phys_addr_t __weak swiotlb_bus_to_phys(dma_addr_t baddr)
 135 {
 136         return baddr;
 137 }
 138
 139 static dma_addr_t swiotlb_virt_to_bus(struct device *hwdev,
 140                                       volatile void *address)
 141 {
 142         return swiotlb_phys_to_bus(hwdev, virt_to_phys(address));
 143 }
 144
 145 static void *swiotlb_bus_to_virt(dma_addr_t address)
 146 {
 147         return phys_to_virt(swiotlb_bus_to_phys(address));
 148 }
 149
 150 int __weak swiotlb_arch_range_needs_mapping(void *ptr, size_t size)
 151 {
 152         return 0;
 153 }
 154
 155 static dma_addr_t swiotlb_sg_to_bus(struct device *hwdev, struct scatterlist *sg)
 156 {
 157         return swiotlb_phys_to_bus(hwdev, page_to_phys(sg_page(sg)) + sg->offset);
 158 }
 159
 160 static void swiotlb_print_info(unsigned long bytes)
 161 {
 162         phys_addr_t pstart, pend;
 163
 164         pstart = virt_to_phys(io_tlb_start);
 165         pend = virt_to_phys(io_tlb_end);
 166
 167         printk(KERN_INFO "Placing %luMB software IO TLB between %p - %p\n",
 168                bytes >> 20, io_tlb_start, io_tlb_end);
 169         printk(KERN_INFO "software IO TLB at phys %#llx - %#llx\n",
 170                (unsigned long long)pstart,
 171                (unsigned long long)pend);
 172 }
 173
 174 /*
 175  * Statically reserve bounce buffer space and initialize bounce buffer data
 176  * structures for the software IO TLB used to implement the DMA API.
 177  */
 178 void __init
 179 swiotlb_init_with_default_size(size_t default_size)
 180 {
 181         unsigned long i, bytes;
 182
 183         if (!io_tlb_nslabs) {
 184                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 185                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 186         }
 187
 188         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 189
 190         /*
 191          * Get IO TLB memory from the low pages
 192          */
 193         io_tlb_start = swiotlb_alloc_boot(bytes, io_tlb_nslabs);
 194         if (!io_tlb_start)
 195                 panic("Cannot allocate SWIOTLB buffer");
 196         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 197
 198         /*
 199          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 200          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 201          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 202          */
 203         io_tlb_list = alloc_bootmem(io_tlb_nslabs * sizeof(int));
 204         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++)
 205                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
 206         io_tlb_index = 0;
 207         io_tlb_orig_addr = alloc_bootmem(io_tlb_nslabs * sizeof(struct swiotlb_phys_addr));
 208
 209         /*
 210          * Get the overflow emergency buffer
 211          */
 212         io_tlb_overflow_buffer = alloc_bootmem_low(io_tlb_overflow);
 213         if (!io_tlb_overflow_buffer)
 214                 panic("Cannot allocate SWIOTLB overflow buffer!\n");
 215
 216         swiotlb_print_info(bytes);
 217 }
 218
 219 void __init
 220 swiotlb_init(void)
 221 {
 222         swiotlb_init_with_default_size(64 * (1<<20));   /* default to 64MB */
 223 }
 224
 225 /*
 226  * Systems with larger DMA zones (those that don't support ISA) can
 227  * initialize the swiotlb later using the slab allocator if needed.
 228  * This should be just like above, but with some error catching.
 229  */
 230 int
 231 swiotlb_late_init_with_default_size(size_t default_size)
 232 {
 233         unsigned long i, bytes, req_nslabs = io_tlb_nslabs;
 234         unsigned int order;
 235
 236         if (!io_tlb_nslabs) {
 237                 io_tlb_nslabs = (default_size >> IO_TLB_SHIFT);
 238                 io_tlb_nslabs = ALIGN(io_tlb_nslabs, IO_TLB_SEGSIZE);
 239         }
 240
 241         /*
 242          * Get IO TLB memory from the low pages
 243          */
 244         order = get_order(io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT);
 245         io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 246         bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 247
 248         while ((SLABS_PER_PAGE << order) > IO_TLB_MIN_SLABS) {
 249                 io_tlb_start = swiotlb_alloc(order, io_tlb_nslabs);
 250                 if (io_tlb_start)
 251                         break;
 252                 order--;
 253         }
 254
 255         if (!io_tlb_start)
 256                 goto cleanup1;
 257
 258         if (order != get_order(bytes)) {
 259                 printk(KERN_WARNING "Warning: only able to allocate %ld MB "
 260                        "for software IO TLB\n", (PAGE_SIZE << order) >> 20);
 261                 io_tlb_nslabs = SLABS_PER_PAGE << order;
 262                 bytes = io_tlb_nslabs << IO_TLB_SHIFT;
 263         }
 264         io_tlb_end = io_tlb_start + bytes;
 265         memset(io_tlb_start, 0, bytes);
 266
 267         /*
 268          * Allocate and initialize the free list array.  This array is used
 269          * to find contiguous free memory regions of size up to IO_TLB_SEGSIZE
 270          * between io_tlb_start and io_tlb_end.
 271          */
 272         io_tlb_list = (unsigned int *)__get_free_pages(GFP_KERNEL,
 273                                       get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(int)));
 274         if (!io_tlb_list)
 275                 goto cleanup2;
 276
 277         for (i = 0; i < io_tlb_nslabs; i++)
 278                 io_tlb_list[i] = IO_TLB_SEGSIZE - OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE);
 279         io_tlb_index = 0;
 280
 281         io_tlb_orig_addr = (struct swiotlb_phys_addr *)__get_free_pages(GFP_KERNEL,
 282                                    get_order(io_tlb_nslabs * sizeof(struct swiotlb_phys_addr)));
 283         if (!io_tlb_orig_addr)
 284                 goto cleanup3;
 285
 286         memset(io_tlb_orig_addr, 0, io_tlb_nslabs * sizeof(struct swiotlb_phys_addr));
 287
 288         /*
 289          * Get the overflow emergency buffer
 290          */
 291         io_tlb_overflow_buffer = (void *)__get_free_pages(GFP_DMA,
 292                                                   get_order(io_tlb_overflow));
 293         if (!io_tlb_overflow_buffer)
 294                 goto cleanup4;
 295
 296         swiotlb_print_info(bytes);
 297
 298         return 0;
 299
 300 cleanup4:
 301         free_pages((unsigned long)io_tlb_orig_addr, get_order(io_tlb_nslabs *
 302                                                               sizeof(char *)));
 303         io_tlb_orig_addr = NULL;
 304 cleanup3:
 305         free_pages((unsigned long)io_tlb_list, get_order(io_tlb_nslabs *
 306                                                          sizeof(int)));
 307         io_tlb_list = NULL;
 308 cleanup2:
 309         io_tlb_end = NULL;
 310         free_pages((unsigned long)io_tlb_start, order);
 311         io_tlb_start = NULL;
 312 cleanup1:
 313         io_tlb_nslabs = req_nslabs;
 314         return -ENOMEM;
 315 }
 316
 317 static int
 318 address_needs_mapping(struct device *hwdev, dma_addr_t addr, size_t size)
 319 {
 320         return !is_buffer_dma_capable(dma_get_mask(hwdev), addr, size);
 321 }
 322
 323 static inline int range_needs_mapping(void *ptr, size_t size)
 324 {
 325         return swiotlb_force || swiotlb_arch_range_needs_mapping(ptr, size);
 326 }
 327
 328 static int is_swiotlb_buffer(char *addr)
 329 {
 330         return addr >= io_tlb_start && addr < io_tlb_end;
 331 }
 332
 333 static struct swiotlb_phys_addr swiotlb_bus_to_phys_addr(char *dma_addr)
 334 {
 335         int index = (dma_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 336         struct swiotlb_phys_addr buffer = io_tlb_orig_addr[index];
 337         buffer.offset += (long)dma_addr & ((1 << IO_TLB_SHIFT) - 1);
 338         buffer.page += buffer.offset >> PAGE_SHIFT;
 339         buffer.offset &= PAGE_SIZE - 1;
 340         return buffer;
 341 }
 342
 343 static void
 344 __sync_single(struct swiotlb_phys_addr buffer, char *dma_addr, size_t size, int dir)
 345 {
 346         if (PageHighMem(buffer.page)) {
 347                 size_t len, bytes;
 348                 char *dev, *host, *kmp;
 349
 350                 len = size;
 351                 while (len != 0) {
 352                         unsigned long flags;
 353
 354                         bytes = len;
 355                         if ((bytes + buffer.offset) > PAGE_SIZE)
 356                                 bytes = PAGE_SIZE - buffer.offset;
 357                         local_irq_save(flags); /* protects KM_BOUNCE_READ */
 358                         kmp  = kmap_atomic(buffer.page, KM_BOUNCE_READ);
 359                         dev  = dma_addr + size - len;
 360                         host = kmp + buffer.offset;
 361                         if (dir == DMA_FROM_DEVICE)
 362                                 memcpy(host, dev, bytes);
 363                         else
 364                                 memcpy(dev, host, bytes);
 365                         kunmap_atomic(kmp, KM_BOUNCE_READ);
 366                         local_irq_restore(flags);
 367                         len -= bytes;
 368                         buffer.page++;
 369                         buffer.offset = 0;
 370                 }
 371         } else {
 372                 void *v = page_address(buffer.page) + buffer.offset;
 373
 374                 if (dir == DMA_TO_DEVICE)
 375                         memcpy(dma_addr, v, size);
 376                 else
 377                         memcpy(v, dma_addr, size);
 378         }
 379 }
 380
 381 /*
 382  * Allocates bounce buffer and returns its kernel virtual address.
 383  */
 384 static void *
 385 map_single(struct device *hwdev, struct swiotlb_phys_addr buffer, size_t size, int dir)
 386 {
 387         unsigned long flags;
 388         char *dma_addr;
 389         unsigned int nslots, stride, index, wrap;
 390         int i;
 391         unsigned long start_dma_addr;
 392         unsigned long mask;
 393         unsigned long offset_slots;
 394         unsigned long max_slots;
 395         struct swiotlb_phys_addr slot_buf;
 396
 397         mask = dma_get_seg_boundary(hwdev);
 398         start_dma_addr = swiotlb_virt_to_bus(hwdev, io_tlb_start) & mask;
 399
 400         offset_slots = ALIGN(start_dma_addr, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 401
 402         /*
 403          * Carefully handle integer overflow which can occur when mask == ~0UL.
 404          */
 405         max_slots = mask + 1
 406                     ? ALIGN(mask + 1, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT
 407                     : 1UL << (BITS_PER_LONG - IO_TLB_SHIFT);
 408
 409         /*
 410          * For mappings greater than a page, we limit the stride (and
 411          * hence alignment) to a page size.
 412          */
 413         nslots = ALIGN(size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 414         if (size > PAGE_SIZE)
 415                 stride = (1 << (PAGE_SHIFT - IO_TLB_SHIFT));
 416         else
 417                 stride = 1;
 418
 419         BUG_ON(!nslots);
 420
 421         /*
 422          * Find suitable number of IO TLB entries size that will fit this
 423          * request and allocate a buffer from that IO TLB pool.
 424          */
 425         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 426         index = ALIGN(io_tlb_index, stride);
 427         if (index >= io_tlb_nslabs)
 428                 index = 0;
 429         wrap = index;
 430
 431         do {
 432                 while (iommu_is_span_boundary(index, nslots, offset_slots,
 433                                               max_slots)) {
 434                         index += stride;
 435                         if (index >= io_tlb_nslabs)
 436                                 index = 0;
 437                         if (index == wrap)
 438                                 goto not_found;
 439                 }
 440
 441                 /*
 442                  * If we find a slot that indicates we have 'nslots' number of
 443                  * contiguous buffers, we allocate the buffers from that slot
 444                  * and mark the entries as '0' indicating unavailable.
 445                  */
 446                 if (io_tlb_list[index] >= nslots) {
 447                         int count = 0;
 448
 449                         for (i = index; i < (int) (index + nslots); i++)
 450                                 io_tlb_list[i] = 0;
 451                         for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE - 1) && io_tlb_list[i]; i--)
 452                                 io_tlb_list[i] = ++count;
 453                         dma_addr = io_tlb_start + (index << IO_TLB_SHIFT);
 454
 455                         /*
 456                          * Update the indices to avoid searching in the next
 457                          * round.
 458                          */
 459                         io_tlb_index = ((index + nslots) < io_tlb_nslabs
 460                                         ? (index + nslots) : 0);
 461
 462                         goto found;
 463                 }
 464                 index += stride;
 465                 if (index >= io_tlb_nslabs)
 466                         index = 0;
 467         } while (index != wrap);
 468
 469 not_found:
 470         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 471         return NULL;
 472 found:
 473         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 474
 475         /*
 476          * Save away the mapping from the original address to the DMA address.
 477          * This is needed when we sync the memory.  Then we sync the buffer if
 478          * needed.
 479          */
 480         slot_buf = buffer;
 481         for (i = 0; i < nslots; i++) {
 482                 slot_buf.page += slot_buf.offset >> PAGE_SHIFT;
 483                 slot_buf.offset &= PAGE_SIZE - 1;
 484                 io_tlb_orig_addr[index+i] = slot_buf;
 485                 slot_buf.offset += 1 << IO_TLB_SHIFT;
 486         }
 487         if (dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL)
 488                 __sync_single(buffer, dma_addr, size, DMA_TO_DEVICE);
 489
 490         return dma_addr;
 491 }
 492
 493 /*
 494  * dma_addr is the kernel virtual address of the bounce buffer to unmap.
 495  */
 496 static void
 497 unmap_single(struct device *hwdev, char *dma_addr, size_t size, int dir)
 498 {
 499         unsigned long flags;
 500         int i, count, nslots = ALIGN(size, 1 << IO_TLB_SHIFT) >> IO_TLB_SHIFT;
 501         int index = (dma_addr - io_tlb_start) >> IO_TLB_SHIFT;
 502         struct swiotlb_phys_addr buffer = swiotlb_bus_to_phys_addr(dma_addr);
 503
 504         /*
 505          * First, sync the memory before unmapping the entry
 506          */
 507         if ((dir == DMA_FROM_DEVICE) || (dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 508                 /*
 509                  * bounce... copy the data back into the original buffer * and
 510                  * delete the bounce buffer.
 511                  */
 512                 __sync_single(buffer, dma_addr, size, DMA_FROM_DEVICE);
 513
 514         /*
 515          * Return the buffer to the free list by setting the corresponding
 516          * entries to indicate the number of contigous entries available.
 517          * While returning the entries to the free list, we merge the entries
 518          * with slots below and above the pool being returned.
 519          */
 520         spin_lock_irqsave(&io_tlb_lock, flags);
 521         {
 522                 count = ((index + nslots) < ALIGN(index + 1, IO_TLB_SEGSIZE) ?
 523                          io_tlb_list[index + nslots] : 0);
 524                 /*
 525                  * Step 1: return the slots to the free list, merging the
 526                  * slots with superceeding slots
 527                  */
 528                 for (i = index + nslots - 1; i >= index; i--)
 529                         io_tlb_list[i] = ++count;
 530                 /*
 531                  * Step 2: merge the returned slots with the preceding slots,
 532                  * if available (non zero)
 533                  */
 534                 for (i = index - 1; (OFFSET(i, IO_TLB_SEGSIZE) != IO_TLB_SEGSIZE -1) && io_tlb_list[i]; i--)
 535                         io_tlb_list[i] = ++count;
 536         }
 537         spin_unlock_irqrestore(&io_tlb_lock, flags);
 538 }
 539
 540 static void
 541 sync_single(struct device *hwdev, char *dma_addr, size_t size,
 542             int dir, int target)
 543 {
 544         struct swiotlb_phys_addr buffer = swiotlb_bus_to_phys_addr(dma_addr);
 545
 546         switch (target) {
 547         case SYNC_FOR_CPU:
 548                 if (likely(dir == DMA_FROM_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 549                         __sync_single(buffer, dma_addr, size, DMA_FROM_DEVICE);
 550                 else
 551                         BUG_ON(dir != DMA_TO_DEVICE);
 552                 break;
 553         case SYNC_FOR_DEVICE:
 554                 if (likely(dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL))
 555                         __sync_single(buffer, dma_addr, size, DMA_TO_DEVICE);
 556                 else
 557                         BUG_ON(dir != DMA_FROM_DEVICE);
 558                 break;
 559         default:
 560                 BUG();
 561         }
 562 }
 563
 564 void *
 565 swiotlb_alloc_coherent(struct device *hwdev, size_t size,
 566                        dma_addr_t *dma_handle, gfp_t flags)
 567 {
 568         dma_addr_t dev_addr;
 569         void *ret;
 570         int order = get_order(size);
 571         u64 dma_mask = DMA_32BIT_MASK;
 572
 573         if (hwdev && hwdev->coherent_dma_mask)
 574                 dma_mask = hwdev->coherent_dma_mask;
 575
 576         ret = (void *)__get_free_pages(flags, order);
 577         if (ret &&
 578             !is_buffer_dma_capable(dma_mask, swiotlb_virt_to_bus(hwdev, ret),
 579                                    size)) {
 580                 /*
 581                  * The allocated memory isn't reachable by the device.
 582                  * Fall back on swiotlb_map_single().
 583                  */
 584                 free_pages((unsigned long) ret, order);
 585                 ret = NULL;
 586         }
 587         if (!ret) {
 588                 /*
 589                  * We are either out of memory or the device can't DMA
 590                  * to GFP_DMA memory; fall back on
 591                  * swiotlb_map_single(), which will grab memory from
 592                  * the lowest available address range.
 593                  */
 594                 struct swiotlb_phys_addr buffer;
 595                 buffer.page = virt_to_page(NULL);
 596                 buffer.offset = 0;
 597                 ret = map_single(hwdev, buffer, size, DMA_FROM_DEVICE);
 598                 if (!ret)
 599                         return NULL;
 600         }
 601
 602         memset(ret, 0, size);
 603         dev_addr = swiotlb_virt_to_bus(hwdev, ret);
 604
 605         /* Confirm address can be DMA'd by device */
 606         if (!is_buffer_dma_capable(dma_mask, dev_addr, size)) {
 607                 printk("hwdev DMA mask = 0x%016Lx, dev_addr = 0x%016Lx\n",
 608                        (unsigned long long)dma_mask,
 609                        (unsigned long long)dev_addr);
 610
 611                 /* DMA_TO_DEVICE to avoid memcpy in unmap_single */
 612                 unmap_single(hwdev, ret, size, DMA_TO_DEVICE);
 613                 return NULL;
 614         }
 615         *dma_handle = dev_addr;
 616         return ret;
 617 }
 618
 619 void
 620 swiotlb_free_coherent(struct device *hwdev, size_t size, void *vaddr,
 621                       dma_addr_t dma_handle)
 622 {
 623         WARN_ON(irqs_disabled());
 624         if (!is_swiotlb_buffer(vaddr))
 625                 free_pages((unsigned long) vaddr, get_order(size));
 626         else
 627                 /* DMA_TO_DEVICE to avoid memcpy in unmap_single */
 628                 unmap_single(hwdev, vaddr, size, DMA_TO_DEVICE);
 629 }
 630
 631 static void
 632 swiotlb_full(struct device *dev, size_t size, int dir, int do_panic)
 633 {
 634         /*
 635          * Ran out of IOMMU space for this operation. This is very bad.
 636          * Unfortunately the drivers cannot handle this operation properly.
 637          * unless they check for dma_mapping_error (most don't)
 638          * When the mapping is small enough return a static buffer to limit
 639          * the damage, or panic when the transfer is too big.
 640          */
 641         printk(KERN_ERR "DMA: Out of SW-IOMMU space for %zu bytes at "
 642                "device %s\n", size, dev ? dev->bus_id : "?");
 643
 644         if (size > io_tlb_overflow && do_panic) {
 645                 if (dir == DMA_FROM_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL)
 646                         panic("DMA: Memory would be corrupted\n");
 647                 if (dir == DMA_TO_DEVICE || dir == DMA_BIDIRECTIONAL)
 648                         panic("DMA: Random memory would be DMAed\n");
 649         }
 650 }
 651
 652 /*
 653  * Map a single buffer of the indicated size for DMA in streaming mode.  The
 654  * physical address to use is returned.
 655  *
 656  * Once the device is given the dma address, the device owns this memory until
 657  * either swiotlb_unmap_single or swiotlb_dma_sync_single is performed.
 658  */
 659 dma_addr_t
 660 swiotlb_map_single_attrs(struct device *hwdev, void *ptr, size_t size,
 661                          int dir, struct dma_attrs *attrs)
 662 {
 663         dma_addr_t dev_addr = swiotlb_virt_to_bus(hwdev, ptr);
 664         void *map;
 665         struct swiotlb_phys_addr buffer;
 666
 667         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
 668         /*
 669          * If the pointer passed in happens to be in the device's DMA window,
 670          * we can safely return the device addr and not worry about bounce
 671          * buffering it.
 672          */
 673         if (!address_needs_mapping(hwdev, dev_addr, size) &&
 674             !range_needs_mapping(ptr, size))
 675                 return dev_addr;
 676
 677         /*
 678          * Oh well, have to allocate and map a bounce buffer.
 679          */
 680         buffer.page   = virt_to_page(ptr);
 681         buffer.offset = (unsigned long)ptr & ~PAGE_MASK;
 682         map = map_single(hwdev, buffer, size, dir);
 683         if (!map) {
 684                 swiotlb_full(hwdev, size, dir, 1);
 685                 map = io_tlb_overflow_buffer;
 686         }
 687
 688         dev_addr = swiotlb_virt_to_bus(hwdev, map);
 689
 690         /*
 691          * Ensure that the address returned is DMA'ble
 692          */
 693         if (address_needs_mapping(hwdev, dev_addr, size))
 694                 panic("map_single: bounce buffer is not DMA'ble");
 695
 696         return dev_addr;
 697 }
 698 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_map_single_attrs);
 699
 700 dma_addr_t
 701 swiotlb_map_single(struct device *hwdev, void *ptr, size_t size, int dir)
 702 {
 703         return swiotlb_map_single_attrs(hwdev, ptr, size, dir, NULL);
 704 }
 705
 706 /*
 707  * Unmap a single streaming mode DMA translation.  The dma_addr and size must
 708  * match what was provided for in a previous swiotlb_map_single call.  All
 709  * other usages are undefined.
 710  *
 711  * After this call, reads by the cpu to the buffer are guaranteed to see
 712  * whatever the device wrote there.
 713  */
 714 void
 715 swiotlb_unmap_single_attrs(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 716                            size_t size, int dir, struct dma_attrs *attrs)
 717 {
 718         char *dma_addr = swiotlb_bus_to_virt(dev_addr);
 719
 720         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
 721         if (is_swiotlb_buffer(dma_addr))
 722                 unmap_single(hwdev, dma_addr, size, dir);
 723         else if (dir == DMA_FROM_DEVICE)
 724                 dma_mark_clean(dma_addr, size);
 725 }
 726 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_unmap_single_attrs);
 727
 728 void
 729 swiotlb_unmap_single(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr, size_t size,
 730                      int dir)
 731 {
 732         return swiotlb_unmap_single_attrs(hwdev, dev_addr, size, dir, NULL);
 733 }
 734 /*
 735  * Make physical memory consistent for a single streaming mode DMA translation
 736  * after a transfer.
 737  *
 738  * If you perform a swiotlb_map_single() but wish to interrogate the buffer
 739  * using the cpu, yet do not wish to teardown the dma mapping, you must
 740  * call this function before doing so.  At the next point you give the dma
 741  * address back to the card, you must first perform a
 742  * swiotlb_dma_sync_for_device, and then the device again owns the buffer
 743  */
 744 static void
 745 swiotlb_sync_single(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 746                     size_t size, int dir, int target)
 747 {
 748         char *dma_addr = swiotlb_bus_to_virt(dev_addr);
 749
 750         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
 751         if (is_swiotlb_buffer(dma_addr))
 752                 sync_single(hwdev, dma_addr, size, dir, target);
 753         else if (dir == DMA_FROM_DEVICE)
 754                 dma_mark_clean(dma_addr, size);
 755 }
 756
 757 void
 758 swiotlb_sync_single_for_cpu(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 759                             size_t size, int dir)
 760 {
 761         swiotlb_sync_single(hwdev, dev_addr, size, dir, SYNC_FOR_CPU);
 762 }
 763
 764 void
 765 swiotlb_sync_single_for_device(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 766                                size_t size, int dir)
 767 {
 768         swiotlb_sync_single(hwdev, dev_addr, size, dir, SYNC_FOR_DEVICE);
 769 }
 770
 771 /*
 772  * Same as above, but for a sub-range of the mapping.
 773  */
 774 static void
 775 swiotlb_sync_single_range(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 776                           unsigned long offset, size_t size,
 777                           int dir, int target)
 778 {
 779         char *dma_addr = swiotlb_bus_to_virt(dev_addr) + offset;
 780
 781         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
 782         if (is_swiotlb_buffer(dma_addr))
 783                 sync_single(hwdev, dma_addr, size, dir, target);
 784         else if (dir == DMA_FROM_DEVICE)
 785                 dma_mark_clean(dma_addr, size);
 786 }
 787
 788 void
 789 swiotlb_sync_single_range_for_cpu(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 790                                   unsigned long offset, size_t size, int dir)
 791 {
 792         swiotlb_sync_single_range(hwdev, dev_addr, offset, size, dir,
 793                                   SYNC_FOR_CPU);
 794 }
 795
 796 void
 797 swiotlb_sync_single_range_for_device(struct device *hwdev, dma_addr_t dev_addr,
 798                                      unsigned long offset, size_t size, int dir)
 799 {
 800         swiotlb_sync_single_range(hwdev, dev_addr, offset, size, dir,
 801                                   SYNC_FOR_DEVICE);
 802 }
 803
 804 void swiotlb_unmap_sg_attrs(struct device *, struct scatterlist *, int, int,
 805                             struct dma_attrs *);
 806 /*
 807  * Map a set of buffers described by scatterlist in streaming mode for DMA.
 808  * This is the scatter-gather version of the above swiotlb_map_single
 809  * interface.  Here the scatter gather list elements are each tagged with the
 810  * appropriate dma address and length.  They are obtained via
 811  * sg_dma_{address,length}(SG).
 812  *
 813  * NOTE: An implementation may be able to use a smaller number of
 814  *       DMA address/length pairs than there are SG table elements.
 815  *       (for example via virtual mapping capabilities)
 816  *       The routine returns the number of addr/length pairs actually
 817  *       used, at most nents.
 818  *
 819  * Device ownership issues as mentioned above for swiotlb_map_single are the
 820  * same here.
 821  */
 822 int
 823 swiotlb_map_sg_attrs(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl, int nelems,
 824                      int dir, struct dma_attrs *attrs)
 825 {
 826         struct scatterlist *sg;
 827         struct swiotlb_phys_addr buffer;
 828         dma_addr_t dev_addr;
 829         int i;
 830
 831         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
 832
 833         for_each_sg(sgl, sg, nelems, i) {
 834                 dev_addr = swiotlb_sg_to_bus(hwdev, sg);
 835                 if (range_needs_mapping(sg_virt(sg), sg->length) ||
 836                     address_needs_mapping(hwdev, dev_addr, sg->length)) {
 837                         void *map;
 838                         buffer.page   = sg_page(sg);
 839                         buffer.offset = sg->offset;
 840                         map = map_single(hwdev, buffer, sg->length, dir);
 841                         if (!map) {
 842                                 /* Don't panic here, we expect map_sg users
 843                                    to do proper error handling. */
 844                                 swiotlb_full(hwdev, sg->length, dir, 0);
 845                                 swiotlb_unmap_sg_attrs(hwdev, sgl, i, dir,
 846                                                        attrs);
 847                                 sgl[0].dma_length = 0;
 848                                 return 0;
 849                         }
 850                         sg->dma_address = swiotlb_virt_to_bus(hwdev, map);
 851                 } else
 852                         sg->dma_address = dev_addr;
 853                 sg->dma_length = sg->length;
 854         }
 855         return nelems;
 856 }
 857 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_map_sg_attrs);
 858
 859 int
 860 swiotlb_map_sg(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl, int nelems,
 861                int dir)
 862 {
 863         return swiotlb_map_sg_attrs(hwdev, sgl, nelems, dir, NULL);
 864 }
 865
 866 /*
 867  * Unmap a set of streaming mode DMA translations.  Again, cpu read rules
 868  * concerning calls here are the same as for swiotlb_unmap_single() above.
 869  */
 870 void
 871 swiotlb_unmap_sg_attrs(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl,
 872                        int nelems, int dir, struct dma_attrs *attrs)
 873 {
 874         struct scatterlist *sg;
 875         int i;
 876
 877         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
 878
 879         for_each_sg(sgl, sg, nelems, i) {
 880                 if (sg->dma_address != swiotlb_sg_to_bus(hwdev, sg))
 881                         unmap_single(hwdev, swiotlb_bus_to_virt(sg->dma_address),
 882                                      sg->dma_length, dir);
 883                 else if (dir == DMA_FROM_DEVICE)
 884                         dma_mark_clean(swiotlb_bus_to_virt(sg->dma_address), sg->dma_length);
 885         }
 886 }
 887 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_unmap_sg_attrs);
 888
 889 void
 890 swiotlb_unmap_sg(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl, int nelems,
 891                  int dir)
 892 {
 893         return swiotlb_unmap_sg_attrs(hwdev, sgl, nelems, dir, NULL);
 894 }
 895
 896 /*
 897  * Make physical memory consistent for a set of streaming mode DMA translations
 898  * after a transfer.
 899  *
 900  * The same as swiotlb_sync_single_* but for a scatter-gather list, same rules
 901  * and usage.
 902  */
 903 static void
 904 swiotlb_sync_sg(struct device *hwdev, struct scatterlist *sgl,
 905                 int nelems, int dir, int target)
 906 {
 907         struct scatterlist *sg;
 908         int i;
 909
 910         BUG_ON(dir == DMA_NONE);
 911
 912         for_each_sg(sgl, sg, nelems, i) {
 913                 if (sg->dma_address != swiotlb_sg_to_bus(hwdev, sg))
 914                         sync_single(hwdev, swiotlb_bus_to_virt(sg->dma_address),
 915                                     sg->dma_length, dir, target);
 916                 else if (dir == DMA_FROM_DEVICE)
 917                         dma_mark_clean(swiotlb_bus_to_virt(sg->dma_address), sg->dma_length);
 918         }
 919 }
 920
 921 void
 922 swiotlb_sync_sg_for_cpu(struct device *hwdev, struct scatterlist *sg,
 923                         int nelems, int dir)
 924 {
 925         swiotlb_sync_sg(hwdev, sg, nelems, dir, SYNC_FOR_CPU);
 926 }
 927
 928 void
 929 swiotlb_sync_sg_for_device(struct device *hwdev, struct scatterlist *sg,
 930                            int nelems, int dir)
 931 {
 932         swiotlb_sync_sg(hwdev, sg, nelems, dir, SYNC_FOR_DEVICE);
 933 }
 934
 935 int
 936 swiotlb_dma_mapping_error(struct device *hwdev, dma_addr_t dma_addr)
 937 {
 938         return (dma_addr == swiotlb_virt_to_bus(hwdev, io_tlb_overflow_buffer));
 939 }
 940
 941 /*
 942  * Return whether the given device DMA address mask can be supported
 943  * properly.  For example, if your device can only drive the low 24-bits
 944  * during bus mastering, then you would pass 0x00ffffff as the mask to
 945  * this function.
 946  */
 947 int
 948 swiotlb_dma_supported(struct device *hwdev, u64 mask)
 949 {
 950         return swiotlb_virt_to_bus(hwdev, io_tlb_end - 1) <= mask;
 951 }
 952
 953 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_map_single);
 954 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_unmap_single);
 955 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_map_sg);
 956 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_unmap_sg);
 957 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_sync_single_for_cpu);
 958 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_sync_single_for_device);
 959 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_sync_single_range_for_cpu);
 960 EXPORT_SYMBOL_GPL(swiotlb_sync_single_range_for_device);
 961 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_sync_sg_for_cpu);
 962 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_sync_sg_for_device);
 963 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_dma_mapping_error);
 964 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_alloc_coherent);
 965 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_free_coherent);
 966 EXPORT_SYMBOL(swiotlb_dma_supported);