Auto-update from upstream
[linux-2.6] / arch / powerpc / platforms / pseries / iommu.c
1 /*
2  * arch/ppc64/kernel/pSeries_iommu.c
3  *
4  * Copyright (C) 2001 Mike Corrigan & Dave Engebretsen, IBM Corporation
5  *
6  * Rewrite, cleanup: 
7  *
8  * Copyright (C) 2004 Olof Johansson <olof@lixom.net>, IBM Corporation
9  *
10  * Dynamic DMA mapping support, pSeries-specific parts, both SMP and LPAR.
11  *
12  * 
13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
14  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
15  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
16  * (at your option) any later version.
17  * 
18  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
21  * GNU General Public License for more details.
22  * 
23  * You should have received a copy of the GNU General Public License
24  * along with this program; if not, write to the Free Software
25  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
26  */
27
28 #include <linux/config.h>
29 #include <linux/init.h>
30 #include <linux/types.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/mm.h>
33 #include <linux/spinlock.h>
34 #include <linux/string.h>
35 #include <linux/pci.h>
36 #include <linux/dma-mapping.h>
37 #include <asm/io.h>
38 #include <asm/prom.h>
39 #include <asm/rtas.h>
40 #include <asm/iommu.h>
41 #include <asm/pci-bridge.h>
42 #include <asm/machdep.h>
43 #include <asm/abs_addr.h>
44 #include <asm/pSeries_reconfig.h>
45 #include <asm/firmware.h>
46 #include <asm/tce.h>
47 #include <asm/ppc-pci.h>
48 #include <asm/udbg.h>
49
50 #include "plpar_wrappers.h"
51
52 #define DBG(fmt...)
53
54 extern int is_python(struct device_node *);
55
56 static void tce_build_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index, 
57                               long npages, unsigned long uaddr, 
58                               enum dma_data_direction direction)
59 {
60         union tce_entry t;
61         union tce_entry *tp;
62
63         index <<= TCE_PAGE_FACTOR;
64         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
65
66         t.te_word = 0;
67         t.te_rdwr = 1; // Read allowed 
68
69         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
70                 t.te_pciwr = 1;
71
72         tp = ((union tce_entry *)tbl->it_base) + index;
73
74         while (npages--) {
75                 /* can't move this out since we might cross LMB boundary */
76                 t.te_rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
77         
78                 tp->te_word = t.te_word;
79
80                 uaddr += TCE_PAGE_SIZE;
81                 tp++;
82         }
83 }
84
85
86 static void tce_free_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index, long npages)
87 {
88         union tce_entry t;
89         union tce_entry *tp;
90
91         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
92         index <<= TCE_PAGE_FACTOR;
93
94         t.te_word = 0;
95         tp  = ((union tce_entry *)tbl->it_base) + index;
96                 
97         while (npages--) {
98                 tp->te_word = t.te_word;
99                 
100                 tp++;
101         }
102 }
103
104
105 static void tce_build_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
106                                 long npages, unsigned long uaddr,
107                                 enum dma_data_direction direction)
108 {
109         u64 rc;
110         union tce_entry tce;
111
112         tcenum <<= TCE_PAGE_FACTOR;
113         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
114
115         tce.te_word = 0;
116         tce.te_rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
117         tce.te_rdwr = 1;
118         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
119                 tce.te_pciwr = 1;
120
121         while (npages--) {
122                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index, 
123                                    (u64)tcenum << 12, 
124                                    tce.te_word );
125                 
126                 if (rc && printk_ratelimit()) {
127                         printk("tce_build_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
128                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
129                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
130                         printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce.te_word );
131                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
132                 }
133                         
134                 tcenum++;
135                 tce.te_rpn++;
136         }
137 }
138
139 static DEFINE_PER_CPU(void *, tce_page) = NULL;
140
141 static void tce_buildmulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
142                                      long npages, unsigned long uaddr,
143                                      enum dma_data_direction direction)
144 {
145         u64 rc;
146         union tce_entry tce, *tcep;
147         long l, limit;
148
149         if (TCE_PAGE_FACTOR == 0 && npages == 1)
150                 return tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages, uaddr,
151                                            direction);
152
153         tcep = __get_cpu_var(tce_page);
154
155         /* This is safe to do since interrupts are off when we're called
156          * from iommu_alloc{,_sg}()
157          */
158         if (!tcep) {
159                 tcep = (void *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
160                 /* If allocation fails, fall back to the loop implementation */
161                 if (!tcep)
162                         return tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages,
163                                                    uaddr, direction);
164                 __get_cpu_var(tce_page) = tcep;
165         }
166
167         tcenum <<= TCE_PAGE_FACTOR;
168         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
169
170         tce.te_word = 0;
171         tce.te_rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
172         tce.te_rdwr = 1;
173         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
174                 tce.te_pciwr = 1;
175
176         /* We can map max one pageful of TCEs at a time */
177         do {
178                 /*
179                  * Set up the page with TCE data, looping through and setting
180                  * the values.
181                  */
182                 limit = min_t(long, npages, 4096/sizeof(union tce_entry));
183
184                 for (l = 0; l < limit; l++) {
185                         tcep[l] = tce;
186                         tce.te_rpn++;
187                 }
188
189                 rc = plpar_tce_put_indirect((u64)tbl->it_index,
190                                             (u64)tcenum << 12,
191                                             (u64)virt_to_abs(tcep),
192                                             limit);
193
194                 npages -= limit;
195                 tcenum += limit;
196         } while (npages > 0 && !rc);
197
198         if (rc && printk_ratelimit()) {
199                 printk("tce_buildmulti_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
200                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
201                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
202                 printk("\ttce[0] val = 0x%lx\n", tcep[0].te_word);
203                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
204         }
205 }
206
207 static void tce_free_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
208 {
209         u64 rc;
210         union tce_entry tce;
211
212         tcenum <<= TCE_PAGE_FACTOR;
213         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
214
215         tce.te_word = 0;
216
217         while (npages--) {
218                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index,
219                                    (u64)tcenum << 12,
220                                    tce.te_word);
221
222                 if (rc && printk_ratelimit()) {
223                         printk("tce_free_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
224                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
225                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
226                         printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce.te_word );
227                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
228                 }
229
230                 tcenum++;
231         }
232 }
233
234
235 static void tce_freemulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
236 {
237         u64 rc;
238         union tce_entry tce;
239
240         tcenum <<= TCE_PAGE_FACTOR;
241         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
242
243         tce.te_word = 0;
244
245         rc = plpar_tce_stuff((u64)tbl->it_index,
246                            (u64)tcenum << 12,
247                            tce.te_word,
248                            npages);
249
250         if (rc && printk_ratelimit()) {
251                 printk("tce_freemulti_pSeriesLP: plpar_tce_stuff failed\n");
252                 printk("\trc      = %ld\n", rc);
253                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
254                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
255                 printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce.te_word );
256                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
257         }
258 }
259
260 static void iommu_table_setparms(struct pci_controller *phb,
261                                  struct device_node *dn,
262                                  struct iommu_table *tbl) 
263 {
264         struct device_node *node;
265         unsigned long *basep;
266         unsigned int *sizep;
267
268         node = (struct device_node *)phb->arch_data;
269
270         basep = (unsigned long *)get_property(node, "linux,tce-base", NULL);
271         sizep = (unsigned int *)get_property(node, "linux,tce-size", NULL);
272         if (basep == NULL || sizep == NULL) {
273                 printk(KERN_ERR "PCI_DMA: iommu_table_setparms: %s has "
274                                 "missing tce entries !\n", dn->full_name);
275                 return;
276         }
277
278         tbl->it_base = (unsigned long)__va(*basep);
279         memset((void *)tbl->it_base, 0, *sizep);
280
281         tbl->it_busno = phb->bus->number;
282         
283         /* Units of tce entries */
284         tbl->it_offset = phb->dma_window_base_cur >> PAGE_SHIFT;
285         
286         /* Test if we are going over 2GB of DMA space */
287         if (phb->dma_window_base_cur + phb->dma_window_size > 0x80000000ul) {
288                 udbg_printf("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n");
289                 panic("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n"); 
290         }
291         
292         phb->dma_window_base_cur += phb->dma_window_size;
293
294         /* Set the tce table size - measured in entries */
295         tbl->it_size = phb->dma_window_size >> PAGE_SHIFT;
296
297         tbl->it_index = 0;
298         tbl->it_blocksize = 16;
299         tbl->it_type = TCE_PCI;
300 }
301
302 /*
303  * iommu_table_setparms_lpar
304  *
305  * Function: On pSeries LPAR systems, return TCE table info, given a pci bus.
306  *
307  * ToDo: properly interpret the ibm,dma-window property.  The definition is:
308  *      logical-bus-number      (1 word)
309  *      phys-address            (#address-cells words)
310  *      size                    (#cell-size words)
311  *
312  * Currently we hard code these sizes (more or less).
313  */
314 static void iommu_table_setparms_lpar(struct pci_controller *phb,
315                                       struct device_node *dn,
316                                       struct iommu_table *tbl,
317                                       unsigned int *dma_window)
318 {
319         tbl->it_busno  = PCI_DN(dn)->bussubno;
320
321         /* TODO: Parse field size properties properly. */
322         tbl->it_size   = (((unsigned long)dma_window[4] << 32) |
323                            (unsigned long)dma_window[5]) >> PAGE_SHIFT;
324         tbl->it_offset = (((unsigned long)dma_window[2] << 32) |
325                            (unsigned long)dma_window[3]) >> PAGE_SHIFT;
326         tbl->it_base   = 0;
327         tbl->it_index  = dma_window[0];
328         tbl->it_blocksize  = 16;
329         tbl->it_type = TCE_PCI;
330 }
331
332 static void iommu_bus_setup_pSeries(struct pci_bus *bus)
333 {
334         struct device_node *dn;
335         struct iommu_table *tbl;
336         struct device_node *isa_dn, *isa_dn_orig;
337         struct device_node *tmp;
338         struct pci_dn *pci;
339         int children;
340
341         DBG("iommu_bus_setup_pSeries, bus %p, bus->self %p\n", bus, bus->self);
342
343         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
344         pci = PCI_DN(dn);
345
346         if (bus->self) {
347                 /* This is not a root bus, any setup will be done for the
348                  * device-side of the bridge in iommu_dev_setup_pSeries().
349                  */
350                 return;
351         }
352
353         /* Check if the ISA bus on the system is under
354          * this PHB.
355          */
356         isa_dn = isa_dn_orig = of_find_node_by_type(NULL, "isa");
357
358         while (isa_dn && isa_dn != dn)
359                 isa_dn = isa_dn->parent;
360
361         if (isa_dn_orig)
362                 of_node_put(isa_dn_orig);
363
364         /* Count number of direct PCI children of the PHB.
365          * All PCI device nodes have class-code property, so it's
366          * an easy way to find them.
367          */
368         for (children = 0, tmp = dn->child; tmp; tmp = tmp->sibling)
369                 if (get_property(tmp, "class-code", NULL))
370                         children++;
371
372         DBG("Children: %d\n", children);
373
374         /* Calculate amount of DMA window per slot. Each window must be
375          * a power of two (due to pci_alloc_consistent requirements).
376          *
377          * Keep 256MB aside for PHBs with ISA.
378          */
379
380         if (!isa_dn) {
381                 /* No ISA/IDE - just set window size and return */
382                 pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul; /* To be divided */
383
384                 while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x80000000ul)
385                         pci->phb->dma_window_size >>= 1;
386                 DBG("No ISA/IDE, window size is 0x%lx\n",
387                         pci->phb->dma_window_size);
388                 pci->phb->dma_window_base_cur = 0;
389
390                 return;
391         }
392
393         /* If we have ISA, then we probably have an IDE
394          * controller too. Allocate a 128MB table but
395          * skip the first 128MB to avoid stepping on ISA
396          * space.
397          */
398         pci->phb->dma_window_size = 0x8000000ul;
399         pci->phb->dma_window_base_cur = 0x8000000ul;
400
401         tbl = kmalloc(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL);
402
403         iommu_table_setparms(pci->phb, dn, tbl);
404         pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl);
405
406         /* Divide the rest (1.75GB) among the children */
407         pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul;
408         while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x70000000ul)
409                 pci->phb->dma_window_size >>= 1;
410
411         DBG("ISA/IDE, window size is 0x%lx\n", pci->phb->dma_window_size);
412
413 }
414
415
416 static void iommu_bus_setup_pSeriesLP(struct pci_bus *bus)
417 {
418         struct iommu_table *tbl;
419         struct device_node *dn, *pdn;
420         struct pci_dn *ppci;
421         unsigned int *dma_window = NULL;
422
423         DBG("iommu_bus_setup_pSeriesLP, bus %p, bus->self %p\n", bus, bus->self);
424
425         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
426
427         /* Find nearest ibm,dma-window, walking up the device tree */
428         for (pdn = dn; pdn != NULL; pdn = pdn->parent) {
429                 dma_window = (unsigned int *)get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
430                 if (dma_window != NULL)
431                         break;
432         }
433
434         if (dma_window == NULL) {
435                 DBG("iommu_bus_setup_pSeriesLP: bus %s seems to have no ibm,dma-window property\n", dn->full_name);
436                 return;
437         }
438
439         ppci = pdn->data;
440         if (!ppci->iommu_table) {
441                 /* Bussubno hasn't been copied yet.
442                  * Do it now because iommu_table_setparms_lpar needs it.
443                  */
444
445                 ppci->bussubno = bus->number;
446
447                 tbl = (struct iommu_table *)kmalloc(sizeof(struct iommu_table),
448                                                     GFP_KERNEL);
449         
450                 iommu_table_setparms_lpar(ppci->phb, pdn, tbl, dma_window);
451
452                 ppci->iommu_table = iommu_init_table(tbl);
453         }
454
455         if (pdn != dn)
456                 PCI_DN(dn)->iommu_table = ppci->iommu_table;
457 }
458
459
460 static void iommu_dev_setup_pSeries(struct pci_dev *dev)
461 {
462         struct device_node *dn, *mydn;
463         struct iommu_table *tbl;
464
465         DBG("iommu_dev_setup_pSeries, dev %p (%s)\n", dev, pci_name(dev));
466
467         mydn = dn = pci_device_to_OF_node(dev);
468
469         /* If we're the direct child of a root bus, then we need to allocate
470          * an iommu table ourselves. The bus setup code should have setup
471          * the window sizes already.
472          */
473         if (!dev->bus->self) {
474                 DBG(" --> first child, no bridge. Allocating iommu table.\n");
475                 tbl = kmalloc(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL);
476                 iommu_table_setparms(PCI_DN(dn)->phb, dn, tbl);
477                 PCI_DN(mydn)->iommu_table = iommu_init_table(tbl);
478
479                 return;
480         }
481
482         /* If this device is further down the bus tree, search upwards until
483          * an already allocated iommu table is found and use that.
484          */
485
486         while (dn && dn->data && PCI_DN(dn)->iommu_table == NULL)
487                 dn = dn->parent;
488
489         if (dn && dn->data) {
490                 PCI_DN(mydn)->iommu_table = PCI_DN(dn)->iommu_table;
491         } else {
492                 DBG("iommu_dev_setup_pSeries, dev %p (%s) has no iommu table\n", dev, pci_name(dev));
493         }
494 }
495
496 static int iommu_reconfig_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long action, void *node)
497 {
498         int err = NOTIFY_OK;
499         struct device_node *np = node;
500         struct pci_dn *pci = np->data;
501
502         switch (action) {
503         case PSERIES_RECONFIG_REMOVE:
504                 if (pci && pci->iommu_table &&
505                     get_property(np, "ibm,dma-window", NULL))
506                         iommu_free_table(np);
507                 break;
508         default:
509                 err = NOTIFY_DONE;
510                 break;
511         }
512         return err;
513 }
514
515 static struct notifier_block iommu_reconfig_nb = {
516         .notifier_call = iommu_reconfig_notifier,
517 };
518
519 static void iommu_dev_setup_pSeriesLP(struct pci_dev *dev)
520 {
521         struct device_node *pdn, *dn;
522         struct iommu_table *tbl;
523         int *dma_window = NULL;
524         struct pci_dn *pci;
525
526         DBG("iommu_dev_setup_pSeriesLP, dev %p (%s)\n", dev, pci_name(dev));
527
528         /* dev setup for LPAR is a little tricky, since the device tree might
529          * contain the dma-window properties per-device and not neccesarily
530          * for the bus. So we need to search upwards in the tree until we
531          * either hit a dma-window property, OR find a parent with a table
532          * already allocated.
533          */
534         dn = pci_device_to_OF_node(dev);
535
536         for (pdn = dn; pdn && pdn->data && !PCI_DN(pdn)->iommu_table;
537              pdn = pdn->parent) {
538                 dma_window = (unsigned int *)
539                         get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
540                 if (dma_window)
541                         break;
542         }
543
544         /* Check for parent == NULL so we don't try to setup the empty EADS
545          * slots on POWER4 machines.
546          */
547         if (dma_window == NULL || pdn->parent == NULL) {
548                 DBG("No dma window for device, linking to parent\n");
549                 PCI_DN(dn)->iommu_table = PCI_DN(pdn)->iommu_table;
550                 return;
551         } else {
552                 DBG("Found DMA window, allocating table\n");
553         }
554
555         pci = pdn->data;
556         if (!pci->iommu_table) {
557                 /* iommu_table_setparms_lpar needs bussubno. */
558                 pci->bussubno = pci->phb->bus->number;
559
560                 tbl = (struct iommu_table *)kmalloc(sizeof(struct iommu_table),
561                                                     GFP_KERNEL);
562
563                 iommu_table_setparms_lpar(pci->phb, pdn, tbl, dma_window);
564
565                 pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl);
566         }
567
568         if (pdn != dn)
569                 PCI_DN(dn)->iommu_table = pci->iommu_table;
570 }
571
572 static void iommu_bus_setup_null(struct pci_bus *b) { }
573 static void iommu_dev_setup_null(struct pci_dev *d) { }
574
575 /* These are called very early. */
576 void iommu_init_early_pSeries(void)
577 {
578         if (of_chosen && get_property(of_chosen, "linux,iommu-off", NULL)) {
579                 /* Direct I/O, IOMMU off */
580                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_null;
581                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_null;
582                 pci_direct_iommu_init();
583
584                 return;
585         }
586
587         if (platform_is_lpar()) {
588                 if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_MULTITCE)) {
589                         ppc_md.tce_build = tce_buildmulti_pSeriesLP;
590                         ppc_md.tce_free  = tce_freemulti_pSeriesLP;
591                 } else {
592                         ppc_md.tce_build = tce_build_pSeriesLP;
593                         ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeriesLP;
594                 }
595                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_pSeriesLP;
596                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_pSeriesLP;
597         } else {
598                 ppc_md.tce_build = tce_build_pSeries;
599                 ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeries;
600                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_pSeries;
601                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_pSeries;
602         }
603
604
605         pSeries_reconfig_notifier_register(&iommu_reconfig_nb);
606
607         pci_iommu_init();
608 }
609